一种永磁同步电机多传感器组合全闭环控制方法与流程

本发明涉及一种永磁同步电机，尤其涉及一种永磁同步电机多传感器组合全闭环控制方法。
背景技术：
：交流伺服电机广泛应用于机器人控制、数控机床等对调速系统性能要求很高的领域，在高性能数控机床、机器人等领域应用的交流伺服电动机几乎都需要配置光电式编码器等位置反馈元件,其控制方式多采用矢量控制的方式。在永磁同步电机的转子磁极定向矢量控制中，永磁同步电机的动态性、控制精度、低速性对伺服系统具有重要的影响。目前，传统的永磁同步电机转子磁极定向矢量控制中多采用电流环、速度环和位置环三环控制，如图1所示，尤其是在位置控制中，通常将编码器安装在电机输出轴上。但是我们往往是为了获得电机负载的准确位置，而不是电机的转子位置，同时由于系统误差和运行过程中的机械变形和装配间隙原因，电机控制性能往往难以满足要求。因此，如何更好地提高电机的控制性能，设计一种合理、更高精度的永磁同步电机闭环控制方法具有重要意义。技术实现要素：本发明的目的，在于提供一种永磁同步电机多传感器组合全闭环控制方法，其可消除现有系统误差、机械变形和装配间隙对永磁同步电机三闭环控制产生的影响，提高电机的控制性能。为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种永磁同步电机多传感器组合全闭环控制方法，包括如下步骤：步骤1，进行转子磁极位置的粗测，判断出转子磁极的电角度区间；步骤2，进行转子磁极位置的精测，同时实现速度反馈和位置的检测；步骤3，对步骤2检测的位置进行校正处理，从而得到电机负载的位置。上述步骤1中，在永磁同步电机输出轴上安装霍尔传感器，从而实现转子磁极位置的粗测。上述步骤1的具体步骤是：s101，读出霍尔传感器的输出信号hu，hv，hw；s102，根据霍尔传感器输出信号hu，hv，hw的排列，确定每60°一个电角度区间。上述步骤s102中，利用下表来确定电角度区间：上述步骤2中，在永磁同步电机输出轴上安装增量式光电编码器，从而检测转子位置。上述步骤2中，检测位置的具体步骤是：s201，增量式光电编码器利用光电转换原理输出三组方波脉冲a、b和z相；s202，a、b两组脉冲相位差90°，通过a相和b相之间的相位差判断出旋转方向，而z相为每转一个脉冲，用于基准点定位；s203，增量式光电编码器在转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。上述步骤3中，在谐波减速器的输出轴上安装绝对式编码器，实现校正处理，并得到电机负载的位置。上述步骤3的详细内容是：s301，绝对式编码器检测得到电机负载的位置；s302，将绝对式编码器检测的电机负载的位置，以及步骤2检测的转子位置，通过谐波减速器的减速比计算得到电机的转子位置；s303，伺服控制器定时清空当前转子位置误差。采用上述方案后，本发明通过在电机的输出轴上安装霍尔传感器和增量式光电编码器，在谐波减速器的输出轴上安装绝对式编码器，通过霍尔传感器进行转子磁极位置的粗测，判断出转子磁极的电角度区间，通过增量式光电编码器进行转子磁极位置的精测，同时实现速度反馈和位置的检测，装在谐波减速器输出轴上(电机负载端)的绝对式编码器对增量式光电编码器检测到的转子位置进一步进行校正处理，消除系统误差和运行过程中的机械变形和装配间隙的影响，得到电机负载的准确位置。霍尔传感器和增量式光电编码器结合使用有利于加快对转子磁极位置搜索过程，并减小摆动范围，具有较佳的起动性能；同时在谐波减速器的输出轴上(电机负载端)装有高精度的绝对编码器，实现对电机负载的位置控制(后端反馈)，可以减少装配问题和在电机运行中由于机械变形对控制精度的影响，从而提高电机的控制性能。附图说明图1是现有永磁同步电机机三闭环控制框图；图2是本发明永磁同步电机多传感器组合全闭环控制框图；图3是本发明的流程图。具体实施方式以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。如图3所示，本发明提供一种永磁同步电机多传感器组合全闭环控制方法，包括如下步骤：步骤1，在永磁同步电机输出轴上安装霍尔传感器，实现转子磁极位置的粗测，判断出转子磁极的电角度区间；配合图2所示，利用霍尔传感器获得转子磁极的电角度区间的具体步骤是：s101，通过控制器io端口读出霍尔传感器的输出信号hu，hv，hw；s102，根据霍尔传感器输出信号hu，hv，hw的排列，确定每60°一个电角度区间，具体可参考表1所示。表1霍尔传感器输出信号与电角度区间对应关系hu，hv，hw546231电角度区间0°-6060-120120-180180-240240-300300-360步骤2，在永磁同步电机输出轴上安装增量式光电编码器，实现转子磁极位置的精测，同时实现速度反馈和位置的检测；其中，检测位置的具体步骤是：s201，增量式光电编码器利用光电转换原理输出三组方波脉冲a、b和z相；s202，a、b两组脉冲相位差90°，通过a相和b相之间的相位差判断出旋转方向，而z相为每转一个脉冲，用于基准点定位；s203，增量式光电编码器在转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。步骤3，在谐波减速器的输出轴上(也即电机负载端)安装绝对式编码器，对步骤2检测的位置进行校正处理，从而得到电机负载的位置；所述步骤3的详细内容是：s301，绝对式编码器检测得到电机负载的位置；s302，将绝对式编码器检测的电机负载的位置，以及增量式光电编码器检测的转子位置，通过谐波减速器的减速比计算得到电机的转子位置；s303，伺服控制器每20ms清空当前转子位置误差。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。当前第1页12