一种用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统的制作方法

本发明属于电机控制技术领域，特别涉及一种用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统。

背景技术：

三自激光惯组在实现常规捷联惯组的功能基础上，自带转位机构、锁紧机构和高速数字处理电路，能够接收飞控机或测发控设备的控制指令，实现捷联惯组在线自标定、自对准、自检测功能，为减小部队使用维护难度，提高部队机动作战能力提供了有力的保障。

电机控制系统在导弹系统的三自激光惯组产品中必不可少。目前，应用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统一般采用pid控制算法，包括三环控制器、转子位置采集电路和速度计算器，其中三环控制器的第一输入端为电机指令信号输入端，三环控制器的第二输入端为电流指令信号输入端；转子位置采集电路的检测端与永磁同步电机相连并用于采集永磁同步电机转子的位置信号，转子位置采集电路的输出端与三环控制器的电角度输入端电连接，同时转子位置采集电路的输出端与三环控制器的位置信号反馈端电连接，且转子位置采集电路的输出端还通过速度计算器与三环控制器的速度信号反馈端电连接。

在静态环境下，由于负载基本保持不变，因而现有用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统能够达到很好的定位精度。但是，由于三自激光惯组中的激光陀螺在工作时，会以其固有频率进行抖动，激光陀螺的抖动会导致永磁同步电机控制系统随着抖动频率进行伺服控制，从而定位稳定性和定位精度相比静态环境会下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统，提高电机控制的动、静态特性，抗干扰能力强，保证在激光陀螺工作条件下电机控制的定位稳定性和定位精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于三自激光惯组产品的永磁同步电机控制系统，包括三环控制器、转子位置采集电路和速度计算器，其中三环控制器的第一输入端为电机指令信号输入端，三环控制器的第二输入端为电流指令信号输入端；转子位置采集电路的检测端与永磁同步电机相连并用于采集永磁同步电机转子的位置信号，转子位置采集电路的输出端与三环控制器的电角度输入端电连接，其结构特点是还包括fir低通及iir带阻滤波器，转子位置采集电路的输出端与fir低通及iir带阻滤波器的输入端电连接，fir低通及iir带阻滤波器的输出端与三环控制器的位置信号反馈端电连接，且fir低通及iir带阻滤波器的输出端通过速度计算器与三环控制器的速度信号反馈端电连接。

为了保证在激光陀螺工作条件下永磁同步电机控制的定位稳定性和定位精度满足系统需求，需要消除激光陀螺抖动带来的影响。由于激光陀螺抖动具有一定的固有频率，本发明通过采用对位置反馈信号进行fir低通滤波和iir带阻滤波，将激光陀螺抖动扰动滤除，增加位置定位稳定性，提高电机控制的动、静态特性。

作为一种优选方式，所述转子位置采集电路为光栅采集器。

与现有技术相比，本发明提高了电机控制的动、静态特性，抗干扰能力强，保证在激光陀螺工作条件下电机控制的定位稳定性和定位精度，有利于提高三自激光惯组产品自标定陀螺加表精度和自对准精度，提升导弹武器系统的性能。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图。

其中，1为三环控制器，2为转子位置采集电路，3为速度计算器，4为fir低通及iir带阻滤波器，5为位置控制器，6为速度控制器，7为第一电流控制器，8为第二电流控制器，9为park逆变换器，10为空间矢量调制器，11为三相逆变器，12为电流采样器，13为clarke变换器，14为park变换器，15为电源，16为永磁同步电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一实施例包括三环控制器1、转子位置采集电路2和速度计算器3，其中三环控制器1的第一输入端为电机指令信号输入端，三环控制器1的第二输入端为电流指令信号输入端；转子位置采集电路2的检测端与永磁同步电机16相连并用于采集永磁同步电机16转子的位置信号，转子位置采集电路2的输出端与三环控制器1的电角度输入端电连接，还包括fir低通及iir带阻滤波器4，转子位置采集电路2的输出端与fir低通及iir带阻滤波器4的输入端电连接，fir低通及iir带阻滤波器4的输出端与三环控制器1的位置信号反馈端电连接，且fir低通及iir带阻滤波器4的输出端通过速度计算器3与三环控制器1的速度信号反馈端电连接。

fir低通及iir带阻滤波器4包括相互串接的fir低通滤波器及iir带阻滤波器，且fir低通滤波器与iir带阻滤波器的先后顺序不限定。

所述转子位置采集电路2为光栅采集器。

由矢量控制原理，设计了含有位置环、速度环、电流环的三环控制的永磁同步电机控制系统。如图1所示，所述三环控制器1包括位置控制器5、速度控制器6、第一电流控制器7、第二电流控制器8、park逆变换器9、空间矢量调制器10、三相逆变器11、电流采样器12、clarke变换器13和park变换器14。由电源15输出udc向三相逆变器11供电。

由图1可知，永磁同步电机控制系统由下面几部分组成：

(1)位置、速度检测模块；

(2)位置环、速度环、电流环控制器；

(3)坐标变换模块；

(4)svpwm(电压空间矢量调制)模块；

(5)整流和逆变模块。

本发明控制过程为：

(1)位置信号指令θ^*与检测到的转子位置信号θ(通过fir低通及iir带阻滤波器4将激光陀螺抖动带来的干扰滤掉)相比较，经过位置控制器5的调整，输出速度指令信号ω^*；

(2)速度指令信号ω^*与检测到转子速度信号ω(通过fir低通及iir带阻滤波器4将激光陀螺抖动带来的干扰滤掉)相比较，经速度控制器6的调节，输出q轴电流指令信号(电流控制器的给定信号)；

(3)同时经过clark和park变换，定子反馈的三相电流ia、ib、ic变为id、iq，并采用id＝0的控制策略，d轴(直轴)的电流输入信号id为零，则输入第二电流控制器8的电流信号即为检测到的id信号；q轴(交轴)电流指令信号与检测到的iq相比较，两者经第一电流控制器7调节，输出为直交轴的电压

(4)直轴和交轴的电压经park坐标变换，得到定子静止两相坐标系统中的电压信号

(5)根据电压指令信号通过svpwm(空间矢量调制器10)模块输出六路pwm电压信号驱动功率mosfet，控制三相逆变器11开关状态，产生可变频率和幅值的三相正弦电流输入永磁同步电机16定子，使得三相永磁同步电机16按照指令信号的要求工作。

只需将控制算法程序固化到电机控制电路的控制芯片中，即可上电自动运行。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。