一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法技术

一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，涉及一种永磁同步伺服电机齿槽转矩的补偿技术，为了解决现有的齿槽转矩补偿方法中，精确建模运算负担重以及离散查表准确度低的问题。本发明专利技术通过对永磁同步伺服电机齿槽转矩的数据进行采集，得到精确齿槽转矩数据，并建立齿槽转矩精确查找表；基于齿槽转矩精确查找表，对永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行前馈控制，实现对永磁同步伺服电机的齿槽转矩的补偿。有益效果为既无需精确的永磁同步伺服电机数学模型，进行大量齿槽转矩数据计算，又能避免现有的查找表方法获取齿槽转矩数据的精度较差问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法


[0001]本专利技术涉及一种永磁同步伺服电机齿槽转矩的补偿技术。

技术介绍

[0002]永磁同步伺服电机具有体积小、结构简单、功率密度大、可靠性高的优点，广泛用于航空航天、工农业生产以及日常生活各个领域；在工业自动化设备，医疗微操作机器人，航天飞行器等行业都需要实现对永磁同步伺服电机的高精度控制。
[0003]转矩脉动是影响永磁同步伺服电机高精度控制的主要因素之一，其不仅会带来机械振动和电磁噪音，还会对控制器的性能造成影响，进而降低高精度设备的控制精度及稳定性，极大地限制了永磁同步伺服电机在高精度控制领域的应用；因此，转矩脉动作为衡量伺服电机控制性能的一个重要指标，必须得到有效处理。
[0004]齿槽转矩脉动是转矩脉动的主要组成部分，其是在永磁体与电枢槽相互作用的过程中产生的，属于永磁同步伺服电机的本体特性；调整永磁同步伺服电机的结构，例如采用定子斜槽、极槽配合、不等齿宽等方法，可以减小齿槽转矩的影响；这种结构优化的方法不能完全消除齿槽转矩；因此，在伺服电机结构确定的情况下，永磁同步伺服电机的控制算法仍需要进一步被优化，从而减小齿槽转矩脉动的影响，提高永磁同步伺服电机的控制性能。
[0005]现有的齿槽转矩补偿方法有两种；一种基于数学模型的方法，其需精确的永磁同步伺服电机数学模型，进行大量齿槽转矩数据计算，运算负担重；另一种基于离散查找表的方法，其查找表数据准确度较低，存在工程可靠性不高的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有的齿槽转矩补偿方法中，精确建模运算负担重以及离散查表准确度低的问题，提出了一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法。
[0007]本专利技术所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，该补偿方法包括以下步骤：
[0008]步骤一、对永磁同步伺服电机齿槽转矩的数据进行采集，得到精确齿槽转矩数据，并建立齿槽转矩精确查找表；
[0009]步骤二、基于步骤一建立的齿槽转矩精确查找表，对永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行前馈控制，实现对永磁同步伺服电机的齿槽转矩的补偿。
[0010]进一步的，步骤一中建立齿槽转矩精确查找表的具体步骤为：
[0011]步骤一一、永磁同步伺服电机位置定标；
[0012]步骤一二、永磁同步伺服电机运行在速度电流双闭环模式下，输入永磁同步伺服电机转速的第一给定值，对齿槽转矩进行第一次数据采集，建立齿槽转矩第一查找表；
[0013]步骤一三、基于步骤一二建立的得到的齿槽转矩第一查找表对永磁同步伺服电机运行的速度进行电流环补偿，并输入永磁同步伺服电机转速的第二给定值，对齿槽转矩进行第二次数据采集，建立齿槽转矩第二查找表；
[0014]步骤一四、基于步骤一三建立的得到的齿槽转矩第二查找表对永磁同步伺服电机运行的速度再次进行电流环补偿，并输入永磁同步伺服电机转速的第三给定值，对齿槽转矩进行第三次数据采集，得到精确的齿槽转矩数据；
[0015]步骤一五、保存步骤一四中得到的精确的齿槽转矩数据，建立齿槽转矩精确查找表。
[0016]进一步的，步骤一一中永磁同步伺服电机位置定标的具体方法为：
[0017]在永磁同步伺服电机上设置位置传感器；所述位置传感器为增量式光电编码器；其中，增量式光电编码器的本体设置在永磁同步伺服电机的定子上，增量式光电编码器的码盘设置在永磁同步伺服电机的转子上；
[0018]当增量式光电编码器的码盘到达位置参考点时，记录下增量式光电编码器计数值a，并确定该位置为系统的初始零点，得到位置定标公式(1)为：
[0019][0020]其中p'
k
是定标后的位置，p
k
是定标前的增量式光电编码器计数值，a是初次到达位置参考点时的增量式光电编码器计数值，T
tick
是增量式光电编码器的最大计数值。
[0021]进一步的，步骤一二中建立齿槽转矩第一查找表的具体过程为：
[0022]对永磁同步伺服电机速度电流双闭环控制系统输入永磁同步伺服电机转速的第一给定值，在永磁同步伺服电机旋转一周的位置中，取多个采样点，记录每个采样点的q轴电流环对应给定值的交流分量，获得齿槽转矩第一查找表。
[0023]进一步的，所述永磁同步伺服电机转速的第二给定值小于永磁同步伺服电机转速的第一给定值。
[0024]进一步的，步骤一三中建立齿槽转矩第二查找表的具体步骤为：
[0025]步骤一三一、使永磁同步伺服电机处于空载状态，即负载转矩T
l
＝0；
[0026]步骤一三二：设置转速第二给定值为40rpm，并调整永磁同步伺服电机进入速度电流双闭环控制模式，等待永磁同步伺服电机控制系统进入稳态；
[0027]步骤一三三：获取永磁同步伺服电机转动的实时位置，并将实时位置角度数据统一转化到0～360度；
[0028]步骤一三四：使用实时位置与查找表索引转换公式(8)，计算实时位置对应的索引值；所述查找表索引转换公式为：
[0029][0030]其中，N是查找表的大小，i是该位置对应的索引值，[]是取整符号；
[0031]步骤一三五：记录永磁同步伺服电机控制系统中速度环输出值；
[0032]步骤一三六：重复步骤一三三至步骤一三五，记录齿槽转矩第一查找表每个索引位置对应的速度环输出值，完成建立齿槽转矩第二查找表。
[0033]进一步的，所述永磁同步伺服电机转速的第三给定值小于永磁同步伺服电机转速的第二给定值。
[0034]进一步的，步骤一五中建立齿槽转矩精确查找表的具体方法为：
[0035]步骤一五一、使伺服电机处于空载状态，即负载转矩T
l
＝0；
[0036]步骤一五二：获取永磁同步伺服电机转动的实时位置，并将位置角度数据统一转化到0～360度；
[0037]步骤一五三：使用步骤一五二获取的实时位置与查找表索引转换公式(8)，计算实时位置索引值；
[0038]步骤一五四：使用步骤一三建立的齿槽转矩第二查找表，获取实时位置索引值对应的齿槽转矩值，并将该齿槽转矩值加入电流环；
[0039]步骤一五五：设置速度第三给定值为20rpm，并进入速度电流双闭环控制模式，等待控制系统进入稳态；
[0040]步骤一五六：记录q轴电流环的电流给定值，用其表征精确齿槽转矩数据；
[0041]步骤一五七：重复步骤一五二至步骤一五六，更新齿槽转矩第二查找表每个索引位置对应的q轴电流环的电流给定值，得到齿槽转矩精确查找表。
[0042]进一步的，步骤二中对永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行前馈控制的具体步骤为：
[0043]步骤二一、获取永磁同步伺服电机转动的实时位置；
[0044]步骤二二、根据步骤二一得到永磁同步伺服电机转子转动的实时位置，获得实时位置在齿槽转矩精确查找表中的位置索引；
[0045]步骤二三、根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，该补偿方法包括以下步骤：步骤一、对永磁同步伺服电机齿槽转矩的数据进行采集，得到精确齿槽转矩数据，并建立齿槽转矩精确查找表；步骤二、基于步骤一建立的齿槽转矩精确查找表，对永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行前馈控制，实现对永磁同步伺服电机的齿槽转矩的补偿。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，步骤一中建立齿槽转矩精确查找表的具体步骤为：步骤一一、永磁同步伺服电机位置定标；步骤一二、永磁同步伺服电机运行在速度电流双闭环模式下，输入永磁同步伺服电机转速的第一给定值，对齿槽转矩进行第一次数据采集，建立齿槽转矩第一查找表；步骤一三、基于步骤一二建立的得到的齿槽转矩第一查找表对永磁同步伺服电机运行的速度进行电流环补偿，并输入永磁同步伺服电机转速的第二给定值，对齿槽转矩进行第二次数据采集，建立齿槽转矩第二查找表；步骤一四、基于步骤一三建立的得到的齿槽转矩第二查找表对永磁同步伺服电机运行的速度再次进行电流环补偿，并输入永磁同步伺服电机转速的第三给定值，对齿槽转矩进行第三次数据采集，得到精确的齿槽转矩数据；步骤一五、保存步骤一四中得到的精确的齿槽转矩数据，建立齿槽转矩精确查找表。3.根据权利要求2所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，步骤一一中永磁同步伺服电机位置定标的具体方法为：在永磁同步伺服电机上设置位置传感器；所述位置传感器为增量式光电编码器；其中，增量式光电编码器的本体设置在永磁同步伺服电机的定子上，增量式光电编码器的码盘设置在永磁同步伺服电机的转子上；当增量式光电编码器的码盘到达位置参考点时，记录下增量式光电编码器计数值a，并确定该位置为系统的初始零点，得到位置定标公式(1)为：其中p'
k
是定标后的位置，p
k
是定标前的增量式光电编码器计数值，a是初次到达位置参考点时的增量式光电编码器计数值，T
tick
是增量式光电编码器的最大计数值。4.根据权利要求3所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，步骤一二中建立齿槽转矩第一查找表的具体过程为：对永磁同步伺服电机速度电流双闭环控制系统输入永磁同步伺服电机转速的第一给定值，在永磁同步伺服电机旋转一周的位置中，取多个采样点，记录每个采样点的q轴电流环对应给定值的交流分量，获得齿槽转矩第一查找表。5.根据权利要求4所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，所述永磁同步伺服电机转速的第二给定值小于永磁同步伺服电机转速的第一给定值。6.根据权利要5所述的一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法，其特征在于，步骤一三中建立齿槽转矩第二查找表的具体步骤为：步骤一三一、使永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维超，刘欢锂，林伟阳，高会军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：