一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法与流程

本发明涉及无刷直流电动机领域，特别涉及一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法。

背景技术：

无刷直流电动机是当下很多伺服控制领域所需的执行机构，是一种用电子换向的小功率直流电动机，又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。在很多领域对无刷直流电动机的要求更多的需要输出一定的精准速度，或者输出一定的恒定力矩。随着智能化应用的普及，在很多电机应用领域要求电动机输出不再是恒定力矩，更多的要求输出周期的变力矩，以达到较好的控制效果。

现在，对无刷直流电动机来说，在能够实现电机的转速恒定控制，或者恒定加减速度控制即可达到使用要求。无刷直流电机的外特性好，能够在低速下输出大转矩，使得它可以提供大的起动转矩，任何速度下都可以全功率运行，效率高、过载能力强，使得它在拖动系统中有出色的表现，同时再生制动效果好，由于它的转子是永磁材料，制动时电机可以进入发电机状态，并且无刷直流电机比异步电机的驱动控制简单。但是，随着智能化控制的发展，需要电机实现输出可变力矩控制，正弦力矩输出控制正是其中最典型的一种需求。这种驱动方式可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，但实现过程相对复杂。因此，需要一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法，操作简单且可以精准的完成正弦力矩的输出。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法，输入正弦力矩的周期和力矩幅值，通过查表法生成正弦指令控制曲线，对正弦指令控制曲线积分速度闭环后，形成电流指令，并通过电流闭环控制，实现无刷直流电动机精准的正弦力矩输出。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法，包含如下步骤：

a.根据通讯指令得到正弦力矩参数；

b.根据所述的正弦力矩参数生成正弦指令控制曲线；

c.通过对所述的正弦指令控制曲线的值求积分，得到转速值，将其作为转速指令值进入速度环控制；

d.速度环控制输出为电流补偿指令，所述的电流补偿指令与所述的正弦指令控制曲线的值求和得到电流指令，进入电流环控制，通过电流闭环计算正弦力矩输出。

优选地，步骤a中所述的正弦力矩参数包括力矩周期和力矩幅值。

优选地，步骤b具体包含如下步骤：

b1.根据所述的力矩周期生成查表的周期步长；

b2.计时逐个所述的周期步长，从正弦表地址取对应的正弦值；

b3.地址加1后再次进行计时，直至到所述的正弦表地址的最大值，生成一个周期可变的正弦曲线。

优选地，步骤b2中所述的正弦表为预设，所述的正弦表地址和正弦值对应，所述的正弦值可以通过正弦表地址查阅。

优选地，对步骤b3中所述的一个周期可变的正弦曲线调节力矩周期，可以实现所述的正弦指令控制曲线的周期可调。

优选地，对步骤b3中所述的一个周期可变的正弦曲线放大力矩幅值，可以实现所述的正弦指令控制曲线的幅值可调。

优选地，步骤d中所述的电流补偿指令可以从步骤c中所述的转速指令与当前反馈的转速求差，进行相应的算法控制得到。

优选地，所述的算法控制可以是pid控制。

优选地，步骤d中所述的正弦力矩输出可以从所述的电流指令与当前反馈的电流求差，进行相应的算法pid控制得到。

优选地，所述的控制方法需要电机的转速环和电流环双闭环结合控制。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

区别现有的传统的无刷直流电动电机输出恒力矩的方法，本方法可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，且能够精准的完成正弦力矩的输出，操作简单。

附图说明

图1为本发明一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法的具体流程示意图；

图2为本发明一种无刷直流电动机的正弦指令控制曲线的具体流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法的具体流程示意图，具体地，包括如下步骤：

首先，进入步骤s101，根据通讯指令得到正弦力矩参数，包括力矩周期和力矩幅值；

然后，进入步骤s102，根据所述的正弦力矩参数生成正弦指令控制曲线；

接着，进入步骤s103，通过对所述的正弦指令控制曲线的值求积分，得到转速值，将其作为转速指令值进入速度环控制；

最后，进入步骤s104，从步骤s103中所述的转速指令与当前反馈的转速求差，进行相应的算法控制(如pid控制)，得到速度环控制输出，得到电流补偿指令；所述的电流补偿指令与所述的正弦指令控制曲线的值求和得到电流指令，进入电流环控制，电流指令值与反馈的电流值求差，进行相应的算法控制(如pid控制)，通过电流闭环计算正弦力矩输出。

上述的控制方法需要电机的转速环和电流环双闭环结合控制。

图2示出了本发明一种无刷直流电动机的正弦指令控制曲线的具体流程示意图，本领域技术人员理解，所述图2为图1中步骤s102的具体步骤，具体地，包括如下步骤：

b1.根据所述的力矩周期生成查表的周期步长；

b2.使用晶振计时逐个所述的周期步长，从正弦表地址取对应的正弦值，正弦表为预设，系统中最初已经存储一个标准正弦表，所述的正弦表地址和正弦值对应，正弦值可以通过正弦表地址查阅；

b3.地址加1后再次进行计时，直至到所述的正弦表地址的最大值，生成一个周期可变的正弦曲线，一个周期可变的正弦曲线乘以力矩、幅值，即可得到正弦指令控制曲线，且正弦周期和幅值均可调。调节力矩周期，即实现正弦周期可调；放大力矩幅值，即可实现正弦指令控制曲线的幅值可调。

综上所述，本发明一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法，输入正弦力矩的周期和力矩幅值，通过查表法生成正弦指令控制曲线，对正弦指令控制曲线积分速度闭环后，形成电流指令，并通过电流闭环控制，实现无刷直流电动机精准的正弦力矩输出。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种无刷直流电动机正弦力矩输出的控制方法，包含如下步骤：a.根据通讯指令得到正弦力矩参数；b.据所述的正弦力矩参数生成正弦指令控制曲线；c.通过对所述的正弦指令控制曲线的值求积分，得到转速值，将其作为转速指令值进入速度环控制；d.速度环控制输出为电流补偿指令，所述的电流补偿指令与所述的正弦指令控制曲线的值求和得到电流指令，进入电流环控制，通过电流闭环计算正弦力矩输出。本发明能够精准的完成正弦力矩的输出，且操作简单。

技术研发人员：刘忠国;高雪松;吴珍;周华俊;胥汇瓅;徐敬勃
受保护的技术使用者：上海航天控制技术研究所
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.03.01