【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于伺服压力机，具体涉及到一种提高伺服压力机位置控制精度的方法。
技术介绍
1、随着高速精加工产业的迅速崛起，对零件加工质量的要求越来越高，伺服压力机作为工业母机和成形专用机械，以其柔性加工的优势而被各大成型需方采用。柔性加工的核心是位置和速度的可控、可调，及位置和速度的控制精度高。
2、传统的伺服压力机中电机控制方法主要是级联式的磁场定向控制，如深圳市添力越科技有限公司的专利号为zl202311527814.6的专利技术专利。由于传统的级联式磁场定向控制是采用位置环pi、速度环pi、电流环pi，再加上坐标变换矩阵和svpwm(空间矢量脉宽调制)，位置控制中三个闭环pi的环路是一环套一环，位置环pi的输出作为速度环pi的给定，速度环pi的输出作为电流环pi的给定，该控制方法的各环路输出结果都串联依次传递，会严重影响最外环(位置控制环路)的响应和带宽。因此，传统的级联式磁场定向控制具有以下缺点：
3、1、位置控制精度误差大，位置环响应慢，位置环路的带宽窄；
4、2、计算量比较大，svpwm当中有大量的数学公式计算；
5、3、pi的参数确定需要浪费大量的时间，实验参数需要不断调节到最优；
6、4、抗干扰负载能力差；
7、5、电流环本身响应也会有延迟；
8、6、开关频率高。
9、因此，本专利技术提出了一种基于模型预测控制的位置控制方法解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种提高伺服压力机位置控制精度的方法，包括如下步骤：
4、步骤一：从电机侧看伺服压力机的转动惯量j的计算
5、根据ek＝ec+el+es+em(8)，
6、其中ec表示曲柄的动能，el表示连杆的动能，es表示滑块的动能，em表示电机和减速机的动能，ek表示曲柄连杆机械结构的动能，各动能表达式分别为：
7、
8、其中，
9、其中，jp是从曲柄侧看伺服压力机的转动惯量，jc是围绕曲柄结构的中心旋转点旋转的曲柄转动惯量，jl是围绕滑块的质心旋转的连杆转动惯量，jg是电机和减速机转动惯量，vl是连杆中点的速度，vs是滑块的速度，ωm是电机的角速度，ms是滑块的质量，ml是连杆的质量，θc是曲柄旋转角度，φ是连杆从上死点到当前位置顺时针旋转的角度，r为曲柄半径，l为连杆长度；
10、将公式(9)-公式(16)带入公式(8)，可得从曲柄侧看伺服压力机的转动惯量jp：
11、
12、其中a、b、c、β为参数系数，
13、
14、b＝(ml+2ms)rl(19)，
15、
16、从电机侧看伺服压力机的转动惯量j为：
17、
18、其中，n为减速机的减速比；
19、步骤二：以及的计算
20、根据永磁同步电机的机械模型方程表达式：
21、
22、其中，j是从电机侧看伺服压力机的转动惯量，θm是电机的旋转机械角度；te是电机的电磁转矩；tl是电机的负载转矩，p是电机极对数，ψf是永磁体磁链，iq为dq坐标系下交轴电流的反馈值，
23、由于可得：
24、
25、进一步可得：
26、公式(31)两边求导，且可得：
27、
28、步骤三：电机负载转矩估算值的计算，使用电机负载转矩估算值替代实际的电机负载转矩值tl
29、将步骤二中的公式(30)通过拉氏变换，从时域变换为频域，然后结合一阶低通滤波器的设计，得到电机负载转矩估算值计算式如下：
30、
31、其中s为微分算子，g1是一阶低通滤波器的截止频率，
32、将公式(34)变换为：
33、
34、利用一阶低通滤波器，完成电机负载转矩估算值的计算，
35、
36、步骤四：价值函数g的设置
37、在控制策略id*(k+1)＝0情况下，价值函数g设置为：
38、g＝|iq*(k+1)-iq(k+1)|+|id*(k+1)-id(k+1)|(47)，
39、其中，
40、
41、其中，iq*(k+1)为dq坐标系下第k+1时刻交轴电流的给定值，iq(k)为dq坐标系下第k时刻交轴电流的反馈值，iq(k+1)为dq坐标系下第k+1时刻交轴电流的反馈值，id(k)为dq坐标系下第k时刻直轴电流的反馈值，id(k+1)为dq坐标系下第k+1时刻直轴电流的反馈值，ts为控制周期，ld是dq坐标系下直轴电感，lq是dq坐标系下交轴电感，ωe是电角速度，vd(k)是dq坐标系下第k时刻直轴电压，vq(k)是dq坐标系下第k时刻交轴电压，r是定子电阻，
42、上述iq*(k+1)的计算式通过以下步骤获得：
43、对电机的给定输入角度θm*采用三阶泰勒展开式为：
44、
45、将步骤二中的公式(31)和(33)带入公式(39)，可得
46、
47、利用欧拉前向逼近法则，
48、假设
49、将公式(41)带入到公式(40)中，并利用可得公式(42)；
50、上述id(k+1)和iq(k+1)的计算式通过以下步骤获得：
51、根据定子电压方程，利用欧拉前向逼近法则，
52、
53、可得上述公式(45)和公式(46)；
54、最后将三相两电平pwm(脉冲宽度调制)逆变器的八个电压矢量分别带入到价值函数g中，并将g取得最小值的电压矢量定义为最优矢量，最优矢量作用于功率模块输出pwm波控制电机运行。
55、优选的，所述伺服压力机选择曲柄连杆的传动结构，电机采用表贴式永磁同步电机，驱动器采用三相两电平逆变器。
56、优选的，所述永磁同步电机在旋转坐标系下的定子电压方程为：
57、
58、其中：
59、ψd＝ldid+ψf(27)，
60、ψq＝lqiq(28)，
61、其中ψd是直轴定子磁链，ψq是交轴定子磁链。
62、本专利技术采用了基于模型预测控制的位置控制方法，提高了位置控制的精度，抗负载能力大大提高，可大幅的降低igbt(绝缘栅双极型晶体管)的开关频率，同时在单位时间内的计算量减少，计算过程简单明了，本专利技术方法具有以下优点：
63、1、位置控制误差小，控制精度高，位置带宽高；
64、2、计算时间短，运算量小；
65、3、没有pi参数需要调节，节省大量时间；
66、4、抗干扰负载能力强；...
【技术保护点】
1.一种提高伺服压力机位置控制精度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高伺服压力机位置控制精度的方法，其特征在于：所述伺服压力机选择曲柄连杆的传动结构，电机采用表贴式永磁同步电机，驱动器采用三相两电平逆变器。
3.根据权利要求2所述的提高伺服压力机位置控制精度的方法，其特征在于：所述永磁同步电机在旋转坐标系下的定子电压方程为：
【技术特征摘要】
1.一种提高伺服压力机位置控制精度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高伺服压力机位置控制精度的方法，其特征在于：所述伺服压力机选择曲柄连杆的传动结构，...
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