專(zhuān)利名稱：：無(wú)刷直流力矩電機(jī)位置伺服系統(tǒng)摩擦力矩自適應(yīng)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無(wú)刷直流力矩電機(jī)的控制方法。(二)
背景技術(shù)：
：目前，伺服系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制式(PWM)功率放大裝置和無(wú)刷直流力矩電機(jī)(BDCM)構(gòu)成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，故簡(jiǎn)稱PWMBDCM伺服系統(tǒng)。無(wú)刷直流力矩電機(jī)是靠三相繞組的導(dǎo)通相序來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同方向轉(zhuǎn)速的，而電機(jī)繞組的導(dǎo)通相序是用一個(gè)具有數(shù)字量特征的轉(zhuǎn)向控制信號(hào)(PTS)實(shí)現(xiàn)的。PTS為高低電平對(duì)應(yīng)電機(jī)不同轉(zhuǎn)向。在高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)中，當(dāng)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行時(shí)存在一定的摩擦力矩的阻礙作用，并且摩擦力矩在電機(jī)的各個(gè)運(yùn)行階段不相等，從而影響系統(tǒng)的控制精度。伺服系統(tǒng)摩擦力矩補(bǔ)償分為基于模型的補(bǔ)償與不基于模型的補(bǔ)償。如果摩擦模型的參數(shù)己知，就是固定參數(shù)補(bǔ)償。實(shí)際上，摩擦特性隨著系統(tǒng)運(yùn)行條件和運(yùn)行環(huán)境的變化而變化，摩擦模型參數(shù)隨之變化，采用固定參數(shù)的前饋補(bǔ)償很難達(dá)到滿意的效果，這時(shí)采用摩擦模型參數(shù)估計(jì)和控制器綜合相結(jié)合的自適應(yīng)摩擦補(bǔ)償，可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)中摩擦模型參數(shù)的變化和對(duì)象系統(tǒng)模型參數(shù)的變化，達(dá)到滿意的補(bǔ)償效果，滿足控制精度的要求。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?5198013，名稱為"對(duì)位置伺服系統(tǒng)或涉及位置伺服系統(tǒng)的改進(jìn)"的專(zhuān)利申請(qǐng)文件中公開(kāi)了一種"對(duì)位置伺服系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，試圖向從動(dòng)機(jī)械裝置施加轉(zhuǎn)矩以消除誤差"的技術(shù)方案，但是其機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不能完全滿足高精度位置伺服系統(tǒng)技術(shù)要求。機(jī)械與電子，2007年第2期上刊登的"一種新型高精度位置伺服系統(tǒng)的摩擦補(bǔ)償控制"，主要采用的是一種名義上特性軌跡跟隨控制方法NCTF(nominalcharacteristicstrajectoryfollowing),該方法為Wahyudi于2001年提出，不需要精確的摩擦模型。電氣傳動(dòng)，2002年第6期上刊登的"高精度位置伺服系統(tǒng)的魯棒非線性摩擦補(bǔ)償控制"，主要提出一種基于Ly叩imov直接法的非線性魯棒控制算法。在非4線性摩擦函數(shù)未知和系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變的情況下,使跟蹤誤差趨于零。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以根據(jù)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行時(shí)摩擦力矩的特性進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，使無(wú)刷直流力矩電機(jī)高精度的跟隨控制信號(hào)，從而解決高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的摩擦力矩的阻礙作用影響系統(tǒng)精度的問(wèn)題的無(wú)刷直流力矩電機(jī)位置伺服系統(tǒng)摩擦力矩自適應(yīng)補(bǔ)償方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三環(huán)控制，三環(huán)控制均采用離散PID控制律來(lái)控制；由絕對(duì)值編碼器獲得實(shí)際的位置信號(hào)，位置編碼器輸出串行的角度信號(hào)，通過(guò)DN1811解碼產(chǎn)生32位的并行數(shù)據(jù)信號(hào)，DSPF2812A有16位數(shù)據(jù)線，32位數(shù)據(jù)分兩次讀入DSP，讀入的32位數(shù)據(jù)有24位是角度數(shù)據(jù)，8位是控制狀態(tài)信號(hào)，讀入數(shù)據(jù)后，再對(duì)數(shù)據(jù)解碼計(jì)算，得到負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的角度e，位置給定信號(hào)^與P比較后得到位置誤差^《信號(hào)，位置控制器數(shù)字PI算法輸出轉(zhuǎn)速給定值"'；光電編碼器獲得實(shí)際的速度信號(hào)，采用M/T法獲得實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)n，如下其中7V為傳感器每周產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，K為檢測(cè)時(shí)間，^為7;時(shí)間內(nèi)傳感器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，w2為&時(shí)間內(nèi)記取時(shí)鐘脈沖的脈沖數(shù)，y;為時(shí)鐘脈沖的頻率，當(dāng)"'〉M^時(shí)'取當(dāng)^<-"_，取n、-u，其中^^是轉(zhuǎn)速極限值，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)^與w比較后得到位置誤差五"信號(hào)，轉(zhuǎn)速控制器數(shù)字P算法輸出電流給定值/，當(dāng)/'>/時(shí)，取/'=/，當(dāng)/'<-/，取/'=-/，其中/是轉(zhuǎn)速極"1"1maxJ丄max'、丄mgx'max,』max'一,'限值；由霍爾電流傳感器得到實(shí)際的電流信號(hào)/，霍爾電流傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后由DSP讀取，電流給定值/'與電流實(shí)際值比較得到電流誤差A(yù)7，當(dāng)/>0時(shí)，A/=/'-/，當(dāng)/'<0時(shí)，A7=-/'-/，對(duì)A/取絕對(duì)值后，再和摩擦力矩特性函數(shù)相加后經(jīng)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)后得到u，根據(jù)u計(jì)算占空比，進(jìn)行正轉(zhuǎn)矩和負(fù)轉(zhuǎn)矩PWM寄存器更新；由電流調(diào)節(jié)器確定電子電樞繞組導(dǎo)通所需要的電壓平均值，g[JPWM信號(hào)占空比，根據(jù)計(jì)算出的占空比設(shè)置相應(yīng)的寄存器使DSP的事件管理器產(chǎn)生經(jīng)摩擦力矩補(bǔ)償后的PWM信號(hào)控制電機(jī)正確運(yùn)行。為了克服高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的摩擦力矩的阻礙作應(yīng)從而影響系統(tǒng)精度的這一不足。本發(fā)明提出了一種高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)摩擦力矩自適應(yīng)補(bǔ)償方法。該補(bǔ)償器選用LuGre模型對(duì)高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行摩擦力矩進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)，并由DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流力矩電機(jī)進(jìn)行力矩補(bǔ)償。該發(fā)明可以根據(jù)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行時(shí)摩擦力矩的特性進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償，使無(wú)刷直流力矩電機(jī)高精度的跟隨控制信號(hào)，從而解決了高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的摩擦力矩的阻礙作用影響系統(tǒng)精度的不足這一問(wèn)題。(四)圖l是系統(tǒng)主程序流程圖。圖2是控制算法程序流程圖。圖3是絕對(duì)值編碼器計(jì)數(shù)值流程圖。圖4是摩擦力與速度的關(guān)系圖。圖5是帶摩擦力矩補(bǔ)償器的電流環(huán)控制流程圖。圖6是電流環(huán)PWM占空比計(jì)算流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述圖l為系統(tǒng)主程序流程圖，主程序主要是對(duì)系統(tǒng)的初始化，包括DSP本身寄存器、中斷、定時(shí)器、事件管理器等的初始化。然后等待中斷的來(lái)臨。圖2為控制算法流程圖，高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)有三環(huán)控制電流環(huán)(轉(zhuǎn)矩環(huán))、速度環(huán)和位置環(huán)。這三環(huán)控制均采用離散PID控制律來(lái)控制。圖3為絕對(duì)值編碼器計(jì)數(shù)值流程圖，主要對(duì)無(wú)刷直流力矩電機(jī)的位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，位置信號(hào)由絕對(duì)值編碼器獲得。圖4指出了摩擦力與速度之間的關(guān)系。其中(1)彈性形變階段；(2)邊界潤(rùn)滑階段；(3)部分液體潤(rùn)滑階段；(4)全液體潤(rùn)滑階段。圖5為帶摩擦力矩補(bǔ)償器的電流環(huán)控制流程圖。三相無(wú)刷直流力矩電機(jī)采用兩相通電模式，方波驅(qū)動(dòng)，本流程圖就是根據(jù)實(shí)際值產(chǎn)生帶摩擦力矩補(bǔ)償器的PWM信號(hào)，正確控制電機(jī)的高精度運(yùn)行。圖6為電流環(huán)PWM占空比計(jì)算流程圖。電流調(diào)節(jié)器是為了確定電子電樞繞組導(dǎo)通所需要的電壓平均值，即PWM信號(hào)占空比，然后由DSP根據(jù)這個(gè)占空比產(chǎn)生PWM信號(hào)。下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟。第一步確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)由位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)三環(huán)構(gòu)成。其中電流環(huán)控制器采用PI控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)，參數(shù)有KIP和KII;速度環(huán)控制器采用P控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)，參數(shù)有KVP;位置環(huán)控制器采用PI控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)，參數(shù)有KPP和KPI。由于DSP控制系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，所以需把常規(guī)PID控制規(guī)律進(jìn)行離散化。位置環(huán)采樣時(shí)間T1，速度環(huán)采樣時(shí)間T2，電流環(huán)采樣時(shí)間T3。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)負(fù)載的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度0=45°;轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=5S;負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量厶二0.6Kgm，由于負(fù)載的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，轉(zhuǎn)速也是隨機(jī)的，故一般將負(fù)載的運(yùn)動(dòng)看成等效正弦運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)頻率o^l.2561/s。設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器時(shí)，先由規(guī)定的角度跟蹤指標(biāo)，計(jì)算出角度環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，然后再按控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)。取角度環(huán)剪切頻率<ye=15l/s>10=12.561/s;速度環(huán)剪切頻率wv=150l/s>l(toe=1501/s;電流環(huán)剪切頻率A=500l/s>5v=4501/s;7控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則是從內(nèi)環(huán)開(kāi)始向外環(huán)一環(huán)一環(huán)逐環(huán)設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)電流環(huán)，然后把設(shè)計(jì)好的電流環(huán)作為速度環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)設(shè)計(jì)速度環(huán)。以此類(lèi)推。根據(jù)系統(tǒng)的性能參數(shù)和電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)仿真得到位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)控制器的參數(shù)，由離散PI算法把模擬控制律離散化，位置環(huán)的采樣時(shí)間是Tl=0.01s，速度環(huán)的采樣時(shí)間是T2i.001s，電流環(huán)的采樣時(shí)間是T3-67^s。對(duì)DSP的初始化和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，等待中斷來(lái)臨。如圖l系統(tǒng)主程序流程圖所示。第二步設(shè)計(jì)控制算法程序圖2為控制算法流程圖，高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)有三環(huán)控制位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)(轉(zhuǎn)矩環(huán))。這三環(huán)控制均采用離散PID控制律來(lái)控制。實(shí)際的位置信號(hào)由絕對(duì)值編碼器獲得，絕對(duì)值編碼器，主要對(duì)無(wú)刷直流力矩電機(jī)的位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明采用SUMTAK的AEI-001-2048多圈絕對(duì)值編碼器測(cè)量負(fù)載角度。AEI-001-2048每圈的脈沖數(shù)為2048(最大為8192)，數(shù)碼的傳送使用串行傳遞方式，最大距離為50m編碼器輸出的串行數(shù)碼(EIARS-422A標(biāo)準(zhǔn))通過(guò)解碼芯片DN1811BP轉(zhuǎn)換成32位并行數(shù)據(jù)。圖3為絕對(duì)值編碼器計(jì)數(shù)值流程圖。編碼器串行輸出協(xié)議RS-422A工作與同步傳送方式，全雙工。因?yàn)镈SPF2812A是16位數(shù)據(jù)線，所以轉(zhuǎn)化后的32位并行數(shù)據(jù)分兩次讀入DSP。每lbit速度為lps，一次周期后立即下一個(gè)周期，共兩次完成一個(gè)循環(huán)的輸出。數(shù)據(jù)的傳輸格式如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>數(shù)據(jù)定義D0~D11是1轉(zhuǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)；D12D24是轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)；D15在第一次輸送中為"0"，在第二次輸送為"1";STAT0:系統(tǒng)失敗標(biāo)志位；STAT1:計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位；STAT3:電池報(bào)警標(biāo)志位；STAT4:預(yù)置狀態(tài)標(biāo)志位，位置動(dòng)作開(kāi)始時(shí)為"1"，結(jié)束后為"0";STAT5:計(jì)數(shù)器異常標(biāo)志位。讀入的32位數(shù)據(jù)有24位是角度數(shù)據(jù)，8位是控制狀態(tài)信號(hào)。讀入數(shù)據(jù)后，在對(duì)數(shù)據(jù)解碼計(jì)算首先確定D15位，將得到的兩組數(shù)據(jù)與0x8000求與運(yùn)算，得到0x0000即為第一次傳送的數(shù)據(jù)，另一組為第二此傳送的數(shù)據(jù)；然后由第一次傳送的數(shù)據(jù)與0x0FFF求與運(yùn)算得到1轉(zhuǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)；同理可以得到轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)和各個(gè)狀態(tài)位數(shù)據(jù)，當(dāng)各個(gè)狀態(tài)為都正常時(shí)即可得到負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的角度^。位置給定信號(hào)0*與0比較后得到位置誤差￡6信號(hào)，位置控制器數(shù)字PI算法輸出轉(zhuǎn)速給定值實(shí)際的速度信號(hào)通過(guò)光電編碼器獲得，采用M/T法獲得實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)M。如下其中W為傳感器每周產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)；^為檢測(cè)時(shí)間；^為&時(shí)間內(nèi)傳感器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)；w2為&時(shí)間內(nèi)記取時(shí)鐘脈沖的脈沖數(shù)；y;為時(shí)鐘脈沖的頻率。當(dāng)"、"隨時(shí)，取"瞧'當(dāng)"'<_"■'取"'=-"隨，其中"隨是轉(zhuǎn)速極限值。轉(zhuǎn)速給定信號(hào)w'與w比較后得到位置誤差&7信號(hào)，轉(zhuǎn)速控制器數(shù)字P算法輸出電流給定值/'，即/=￡"X。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>限值。3.進(jìn)行摩擦力矩的自適應(yīng)補(bǔ)償，本發(fā)明采用LuGre摩擦模型，圖4所示是LuGre模型摩擦力與速度之間的關(guān)系圖，其中(1)彈性形變階段；(2)邊界潤(rùn)滑階段；(3)部分液體潤(rùn)滑階段；(4)全液體潤(rùn)滑階段。LuGre模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>F》&(3)式中，纟為摩擦表面的相對(duì)速度(rad/s)，z為粘滯狀態(tài)下相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的相對(duì)變形量(rad);c^為粘性摩擦系數(shù)(Nm/(rad/s));o"。為移動(dòng)前的微觀變形量z的剛度(Nm/rad);為生的動(dòng)態(tài)阻尼(Nm/(rad/s))。式(2)第一項(xiàng)描述了與位移成正比的形變，第二項(xiàng)保證在速度恒定時(shí)的穩(wěn)態(tài)值、〃gO^)sgn^)，所以式(1)的穩(wěn)態(tài)就是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(4)式正好是穩(wěn)恒速度下的指數(shù)模型，因此LuGre模型能模擬出Stribeck現(xiàn)象。這個(gè)模型也能表現(xiàn)摩擦滯后、變化的靜摩擦、以及Dahl等現(xiàn)象。為保證模型可以實(shí)現(xiàn)，必須保證以下兩條性質(zhì)-(1)模型中形變z應(yīng)為有限量。設(shè)0〈g(各)^fl，如果lz(0)^a，那么lz(,)g"，VQO。(2)摩擦是耗費(fèi)能量的。由于由式(1)和式(2)給出的摩擦模型是動(dòng)態(tài)的，所以應(yīng)該有儲(chǔ)存能量階段和釋放能量階段。這可通過(guò)模型中映射『^—z是耗散的來(lái)證明。當(dāng)存在^(0=(0/2時(shí)，貝U〖z(r)S(r)c^2^y)—5(0)，p:S—Z是耗散的。式中，z描述了摩擦力的動(dòng)態(tài)參數(shù)，即粘滯狀態(tài)下相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的相對(duì)變形量，這種狀態(tài)不可測(cè)量，F(xiàn)、F、6>是描述當(dāng)系統(tǒng)恒速運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)特征參數(shù)。模型的所有參數(shù)需要實(shí)驗(yàn)測(cè)得。對(duì)LuGre穩(wěn)恒速度下模型進(jìn)行處理的步驟如下(1)因?yàn)閊=i+x+i+...+fl+...(—oo<x<+oo)，所以2!w！Fs.、.《sgn一欣+(Fs-《)(l一(^)2]+CT2^?！?2)將F轉(zhuǎn)化成電磁力矩M=Jp其中r為摩擦力到軸心的距離。(3)又因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)矩M"二Kz'，其中K是電磁系數(shù)，為常數(shù)，/為驅(qū)動(dòng)電流，可有電流傳感器測(cè)得。(4)由上可得摩擦力矩補(bǔ)償器的補(bǔ)償電流A/二M/《，經(jīng)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)后得到Ai^A;X^[l+Z^e("，即摩擦力矩補(bǔ)償器的補(bǔ)償量，該補(bǔ)償量根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同而不同，即實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)補(bǔ)償。圖5為帶摩擦力矩補(bǔ)償器的電流環(huán)控制流程圖。實(shí)際的電流信號(hào)/由霍爾電流傳感器得到，霍爾電流傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后由DSP讀取。電流給定值f與電流實(shí)際值比較得到電流誤差A(yù)/，當(dāng)/'>0時(shí)，A/=-/，當(dāng)/'<0時(shí)，A/=-/*-/。對(duì)A/取絕對(duì)值后，再和摩擦力矩特性函數(shù)相加后經(jīng)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)后得到u，根據(jù)u計(jì)算占空比，進(jìn)行正轉(zhuǎn)矩和負(fù)轉(zhuǎn)矩PWM寄存器更新。第四步產(chǎn)生控制信號(hào)圖6為電流環(huán)PWM占空比計(jì)算流程圖，電流調(diào)節(jié)器是為了確定電子電樞繞組導(dǎo)通所需要的電壓平均值，即PWM信號(hào)占空比，根據(jù)計(jì)算出的占空比設(shè)置相應(yīng)的寄存器使DSP的事件管理器產(chǎn)生經(jīng)摩擦力矩補(bǔ)償后的PWM信號(hào)控制電機(jī)正確運(yùn)行。權(quán)利要求1、一種無(wú)刷直流力矩電機(jī)位置伺服系統(tǒng)摩擦力矩自適應(yīng)補(bǔ)償方法，其特征是高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三環(huán)控制，三環(huán)控制均采用離散PID控制律來(lái)控制；由絕對(duì)值編碼器獲得實(shí)際的位置信號(hào)，位置編碼器輸出串行的角度信號(hào)，通過(guò)DN1811解碼產(chǎn)生32位的并行數(shù)據(jù)信號(hào)，DSPF2812A有16位數(shù)據(jù)線，32位數(shù)據(jù)分兩次讀入DSP，讀入的32位數(shù)據(jù)有24位是角度數(shù)據(jù)，8位是控制狀態(tài)信號(hào)，讀入數(shù)據(jù)后，再對(duì)數(shù)據(jù)解碼計(jì)算，得到負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，位置給定信號(hào)θ*與θ比較后得到位置誤差Eθ信號(hào)，位置控制器數(shù)字PI算法輸出轉(zhuǎn)速給定值n*；光電編碼器獲得實(shí)際的速度信號(hào)，采用M/T法獲得實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)n，如下<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>60</mn><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><msub><mi>Nm</mi><mn>2</mn></msub></mfrac></mrow>]]></math></maths>其中N為傳感器每周產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，Td為檢測(cè)時(shí)間，m1為T(mén)d時(shí)間內(nèi)傳感器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，m2為T(mén)d時(shí)間內(nèi)記取時(shí)鐘脈沖的脈沖數(shù)，fc為時(shí)鐘脈沖的頻率，當(dāng)n*＞nmax時(shí)，取n*＝nmax，當(dāng)n*＜-nmax，取n*＝-nmax，其中nmax是轉(zhuǎn)速極限值，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)n*與n比較后得到位置誤差En信號(hào)，轉(zhuǎn)速控制器數(shù)字P算法輸出電流給定值I*，當(dāng)I*＞Imax時(shí)，取I*＝Imax，當(dāng)I*＜-Imax，取I*＝-Imax，其中Imax是轉(zhuǎn)速極限值；由霍爾電流傳感器得到實(shí)際的電流信號(hào)I，霍爾電流傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后由DSP讀取，電流給定值I*與電流實(shí)際值比較得到電流誤差ΔI，當(dāng)I*＞0時(shí)，ΔI＝I*-I，當(dāng)I*＜0時(shí)，ΔI＝-I*-I，對(duì)ΔI取絕對(duì)值后，再和摩擦力矩特性函數(shù)相加后經(jīng)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)后得到u，根據(jù)u計(jì)算占空比，進(jìn)行正轉(zhuǎn)矩和負(fù)轉(zhuǎn)矩PWM寄存器更新；由電流調(diào)節(jié)器確定電子電樞繞組導(dǎo)通所需要的電壓平均值，即PWM信號(hào)占空比，根據(jù)計(jì)算出的占空比設(shè)置相應(yīng)的寄存器使DSP的事件管理器產(chǎn)生經(jīng)摩擦力矩補(bǔ)償后的PWM信號(hào)控制電機(jī)正確運(yùn)行。全文摘要本發(fā)明提供的是一種無(wú)刷直流力矩電機(jī)位置伺服系統(tǒng)摩擦力矩自適應(yīng)補(bǔ)償方法。高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)包括位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三環(huán)控制，三環(huán)控制均采用離散PID控制律來(lái)控制。由絕對(duì)值編碼器獲得實(shí)際的位置信號(hào)，經(jīng)處理位置控制器數(shù)字PI算法輸出轉(zhuǎn)速給定值n^*；光電編碼器獲得實(shí)際的速度信號(hào)，轉(zhuǎn)速控制器數(shù)字P算法輸出電流給定值I^*；由霍爾電流傳感器得到實(shí)際的電流信號(hào)I，由電流調(diào)節(jié)器確定電子電樞繞組導(dǎo)通所需要的電壓平均值，根據(jù)計(jì)算出的占空比設(shè)置相應(yīng)的寄存器使DSP的事件管理器產(chǎn)生經(jīng)摩擦力矩補(bǔ)償后的PWM信號(hào)控制電機(jī)正確運(yùn)行。本發(fā)明解決了高精度BDCM位置伺服系統(tǒng)無(wú)刷直流力矩電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的摩擦力矩的阻礙作用影響系統(tǒng)精度的不足這一問(wèn)題。文檔編號(hào)H02P6/14GK101515778SQ20091007170公開(kāi)日2009年8月26日申請(qǐng)日期2009年4月3日優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日發(fā)明者楊劉,勝劉,冰李,王五桂,王宇超申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)