本發(fā)明涉及一種基于雙核MCU(Microcontroller Unit微控制器單元)的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器及控制方法，用于永磁同步電機(jī)的伺服控制，具有多種位置傳感器和通信接口，能夠在位置傳感器失效情況下，實(shí)時(shí)切換到無(wú)位置傳感器控制算法，實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器在此故障下不用停機(jī)的高可靠驅(qū)動(dòng)。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)與其他類(lèi)型的電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率/體積比大，力矩輸出性能好等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在高精度機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、電動(dòng)汽車(chē)、采煤機(jī)械等各種自動(dòng)控制領(lǐng)域。而高性能高可靠的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法則是其推廣應(yīng)用的重要保證。

現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器主要存在以下兩方面的問(wèn)題：(1)隨著工業(yè)總線的發(fā)展以及電機(jī)復(fù)雜控制算法的深入應(yīng)用，基于單DSP的傳統(tǒng)伺服控制器在進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同時(shí)還需要進(jìn)行總線通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換，因此很難保證通信的實(shí)時(shí)性，而延時(shí)也降低了電機(jī)控制環(huán)節(jié)的控制裕度。為了保證工業(yè)總線通信的實(shí)時(shí)性，永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)通常采用ARM+DSP或ARM+DSP+FPGA的形式，但是這種架構(gòu)需要較多的配套元器件，提高了控制電路的復(fù)雜程度與成本，限制了其在空間有限、集成度高等場(chǎng)合中的應(yīng)用。(2)依賴(lài)位置傳感器運(yùn)行，當(dāng)前商用永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)依賴(lài)位置傳感器實(shí)時(shí)提供的轉(zhuǎn)子位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向FOC或者直接轉(zhuǎn)矩控制DTC等算法，由于位置傳感器安置在電機(jī)端或負(fù)載端，受到復(fù)雜惡劣的工況下的電磁干擾、電機(jī)振動(dòng)以及編碼器自身器件壽命等因素的影響，位置傳感器成為整個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最為脆弱的環(huán)節(jié)，為了提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，可以采用無(wú)位置傳感器控制算法實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是由于算法的限制、實(shí)際的工況復(fù)雜多變，單獨(dú)的無(wú)傳感器控制算法的性能很難和實(shí)際的位置傳感器位置信息相比，傳統(tǒng)的永磁電機(jī)基本采用位置傳感器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在位置傳感器出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單報(bào)警與停車(chē)，而瞬間停車(chē)一方面帶來(lái)財(cái)產(chǎn)損失，另一方面由于留給相關(guān)人員響應(yīng)時(shí)間很短，很容易造成其他設(shè)備損壞甚至危及人員的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行伺服控制過(guò)程中，一方面現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能與電機(jī)控制算法日益復(fù)雜，單核的DSP很難滿足需求，而增加協(xié)處理器芯片的方式不利于系統(tǒng)集成且增加成本的問(wèn)題，另一方面依賴(lài)于位置傳感器實(shí)時(shí)提供位置信息來(lái)進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)故障后只能停機(jī)等問(wèn)題，提出一種基于雙核MCU的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于雙核MCU的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器，包括以下部分：

雙核MCU電路(1)：與位置傳感器接口電路(2)、功率放大電路(3)、外設(shè)接口電路(4)以及通訊接口電路(5)相連接。雙核MCU電路(1)在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)通訊接口電路(5)與上位機(jī)實(shí)時(shí)通訊，接收控制指令并傳輸伺服驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外，雙核MCU電路(1)能夠通過(guò)外設(shè)接口電路(4)中的AD接口接收模擬指令，然后輸送至雙核MCU的第一處理器內(nèi)核中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，位置傳感器接口電路(2)將位置傳感器的信息輸送給雙核MCU的第二處理器內(nèi)核中，與給定的位置信息進(jìn)行作差，利用該誤差信號(hào)進(jìn)行控制，另外，伺服驅(qū)動(dòng)器在運(yùn)行過(guò)程中，雙核MCU的第一處理器內(nèi)核中會(huì)并行的運(yùn)行轉(zhuǎn)子無(wú)位置傳感器算法，對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并將該估計(jì)值與實(shí)際接收到的位置傳感器信號(hào)值進(jìn)行比較作差，如果該誤差值不超過(guò)所述伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試參數(shù)運(yùn)行時(shí)得到的最大誤差的兩倍，則認(rèn)為位置傳感器正常工作，否則只采用無(wú)傳感器控制算法估計(jì)出的轉(zhuǎn)子位置信息，然后將轉(zhuǎn)子位置信息傳輸?shù)诫p核MCU的第二處理器內(nèi)核中執(zhí)行電機(jī)控制算法，并將計(jì)算得到的控制量輸送至功率放大電路(3)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)；

位置傳感器接口電路(2)：主要由Hall傳感器接口、增量式編碼器接口和BISS-C及SSI接口電路并行組成，各部分電路獨(dú)立運(yùn)行，與雙核MCU電路(1)相連接，伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)，位置傳感器接口電路(2)將外部Hall位置傳感器、增量式編碼器、BISS-C和SSI接口電路的位置傳感器輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3V LVCMOS電平傳輸給雙核MCU電路(1)中的第一處理器內(nèi)核進(jìn)行處理；

功率放大電路(3)：主要由三相半橋驅(qū)動(dòng)電路和剎車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)管組成，與雙核MCU電路(1)相連接，接受其發(fā)送的PWM電壓控制信號(hào)，并且實(shí)時(shí)將該控制信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，或者進(jìn)行電機(jī)的剎車(chē)制動(dòng)；

外設(shè)接口電路(4)：主要由DA接口電路、AD接口電路、IO接口電路以及SD接口電路并行組成，各部分電路獨(dú)立運(yùn)行，與雙核MCU電路(1)的第一處理器內(nèi)核相連接，伺服驅(qū)動(dòng)器正常運(yùn)行時(shí)，接收外部0～5V的位置、速度及力矩的標(biāo)準(zhǔn)模擬指令信息輸入，同時(shí)可以將雙核MCU電路(1)輸出的控制量轉(zhuǎn)化為0～5V的模擬電壓信號(hào)，此外可以通過(guò)IO接口接收外部的0～24V的數(shù)字電平信號(hào)作為指令輸入，而SD接口則可以和SD卡連接，進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)器程序的升級(jí)與存儲(chǔ)；

通訊接口電路(5)：主要由CAN接口、RS232接口和EtherCAT接口并行組成，各部分電路獨(dú)立運(yùn)行，與雙核MCU電路(1)的第一處理器內(nèi)核相連接，伺服驅(qū)動(dòng)器正常運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)配置使用RS232和PC上位機(jī)相連接，而CAN接口和EtherCAT接口則主要作為總線系統(tǒng)與主機(jī)相連接，將上位機(jī)或主站的指令實(shí)時(shí)傳送至雙核MCU電路(1)的第一處理器內(nèi)核中，同時(shí)將伺服控制器的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)進(jìn)行上傳。

所述雙核MCU電路(1)中MCU芯片采用F28M35E20B芯片作為控制核心芯片。

所述雙核MCU電路(1)采用獨(dú)立的第二處理器內(nèi)核進(jìn)行位置傳感器協(xié)議的解算，能夠同時(shí)支持BISS-C、SSI編碼器協(xié)議。

所述電機(jī)伺服控制的具體步驟為：

(1)系統(tǒng)上電后，DSP首先加載主控制程序并完成上電系統(tǒng)自檢；

(2)系統(tǒng)自檢正常后，執(zhí)行進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控以及與上位機(jī)的通訊；

(3)伺服驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法，首先伺服驅(qū)動(dòng)器首先采用由第二處理器內(nèi)核采集的傳感器位置信息驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行。然后，系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，利用實(shí)時(shí)采集的電機(jī)電流和電壓信息，根據(jù)預(yù)設(shè)的電機(jī)模型，伺服驅(qū)動(dòng)器利用位置傳感器獲得的位置信號(hào)，一方面驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，另一方面則反饋給滑模觀測(cè)器環(huán)節(jié)，利用位置傳感器的位置信息和滑模觀測(cè)器觀測(cè)到的信息的差值，進(jìn)行滑模觀測(cè)器控制參數(shù)的校正，當(dāng)兩者差值小于設(shè)定的容限值時(shí)，那么觀測(cè)器校正環(huán)節(jié)完成；最后，系統(tǒng)觀測(cè)器校正環(huán)節(jié)完成之后，觀測(cè)器開(kāi)始進(jìn)入監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，即此時(shí)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，不斷監(jiān)測(cè)觀測(cè)器輸出和位置傳感器輸出，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果兩者差別較大，超過(guò)了設(shè)定容限值的兩倍，那么則認(rèn)為伺服驅(qū)動(dòng)器的位置傳感器出現(xiàn)故障，此時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器采用滑模觀測(cè)器輸出的位置信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，保證伺服驅(qū)動(dòng)器在位置傳感器故障時(shí)的不停機(jī)運(yùn)行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件，采用雙核MCU的控制架構(gòu)，在進(jìn)行位置伺服控制的過(guò)程中，根據(jù)采集到的電壓與電流信息利用滑模觀測(cè)器進(jìn)行位置估計(jì)，同時(shí)將估計(jì)的信息和實(shí)際的位置傳感器信息相比較，利用兩者的差值校正滑模觀測(cè)器的控制參數(shù)，在位置傳感器出現(xiàn)故障時(shí)能夠保證電機(jī)無(wú)縫切換至滑模觀測(cè)器下進(jìn)行伺服控制。與現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器相比具有以下特點(diǎn)：

(1)和傳統(tǒng)的基于單DSP或DSP+FPGA架構(gòu)的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器相比，本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：伺服驅(qū)動(dòng)器采用雙核MCU作為主控制單元，將通訊協(xié)議和復(fù)雜的電機(jī)控制算法分別使用兩個(gè)內(nèi)核進(jìn)行處理，這樣能夠?qū)⑼ㄓ嵮舆t對(duì)于電機(jī)控制算法的影響降到最低，保證了算法的高效率執(zhí)行，由于具有獨(dú)立的內(nèi)核進(jìn)行位置傳感器信息處理，采用軟件算法能夠支持較多的位置傳感器，擴(kuò)展了伺服驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用范圍。

(2)和傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)位置伺服驅(qū)動(dòng)器相比，本發(fā)明能夠同時(shí)支持位置傳感器輸入和基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子無(wú)位置控制算法，同時(shí)會(huì)利用傳感器輸出的位置信息對(duì)滑模觀測(cè)器的控制參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)校正，一方面能夠兼容原有的基于有位置傳感器的伺服驅(qū)動(dòng)器，另一方面也可以獨(dú)立運(yùn)行無(wú)位置傳感器控制算法，也可以將兩者同時(shí)運(yùn)行，使得所提出的永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器具有較高的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖；

圖2為本發(fā)明的雙核MCU電路

圖3為本發(fā)明的位置傳感器接口電路；

圖4為本發(fā)明的外設(shè)接口電路；

圖5為本發(fā)明的功率放大電路；

圖6為本發(fā)明的通訊接口電路；

圖7為本發(fā)明的電機(jī)伺服控制流程圖；

圖8為本發(fā)明的控制算法框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明主要由雙核MCU電路1、位置傳感器接口電路2、功率放大電路3、外設(shè)接口電路4、通訊接口電路5組成。其中雙核MCU電路1是系統(tǒng)核心電路，與位置傳感器接口電路2、功率放大電路3、外設(shè)接口電路4以及通訊接口電路5相連接。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)通訊接口電路5與上位機(jī)實(shí)時(shí)通訊，接收控制指令并傳輸系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外系統(tǒng)也可以通過(guò)外設(shè)接口電路4中的AD接口接收模擬指令，然后輸送至雙核MCU的第一處理器內(nèi)核中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，位置傳感器接口電路2將位置傳感器的信息輸送給雙核MCU的第二處理器內(nèi)核中，與給定的位置信息進(jìn)行作差，利用該誤差信號(hào)進(jìn)行控制，另外，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，雙核MCU的第一處理器內(nèi)核中會(huì)并行的運(yùn)行轉(zhuǎn)子無(wú)位置傳感器算法，對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并將該估計(jì)值與實(shí)際值進(jìn)行比較，在確定位置傳感器輸出在正確范圍時(shí)才將該數(shù)值輸入到雙核MCU的第二處理器內(nèi)核中執(zhí)行電機(jī)控制算法，而在沒(méi)有外部位置傳感器輸入的情況下則完全采用無(wú)位置傳感器控制，最終將計(jì)算得到的控制量輸送至功率放大電路3進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，達(dá)到位置高可靠性伺服控制的目標(biāo)。

如圖2所示，本發(fā)明的雙核MCU電路選擇了TI公司的雙核芯片F(xiàn)28M35E20B作為核心控制芯片，該芯片具有一個(gè)ARM核心和一個(gè)C2000系列的DSP核心，運(yùn)行主頻均可以達(dá)到60MHz，其中ARM芯片為M3系列，能夠高效率執(zhí)行通信和IO操作，而C2000系列核心，具有浮點(diǎn)處理單元，能夠高效率執(zhí)行電機(jī)控制算法。

如圖3所示，本發(fā)明所述位置傳感器接口電路由Hall傳感器接口、增量式編碼器接口和BISS-C及SSI接口電路并行組成，各部分電路獨(dú)立運(yùn)行，SSI接口和BISS-C以及增量式編碼器接口的差分電平轉(zhuǎn)換均采用了芯片MAX3485，能夠?qū)⒉罘蛛娖睫D(zhuǎn)換為3.3V LVCMOS電平信號(hào)，傳輸給雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核，而HALL接口則通過(guò)上拉電阻連接到74LVC14芯片，可以將5V電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3V LVCMOS電平信號(hào)，并傳送給雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核；

如圖4所示，外設(shè)接口電路主要由DA接口電路、AD接口電路、IO接口電路以及SD接口電路并行組成，各部分電路獨(dú)立運(yùn)行，DA接口選擇了TI公司的TLV5614，采用SPI接口與雙核MCU進(jìn)行通信，具有4路輸出，輸出范圍0～5V，AD接口電路采用了TI公司的LM224運(yùn)放，通過(guò)信號(hào)調(diào)理，輸入信號(hào)范圍在0～5V，高速的IO接口電路則采用光耦芯片K1010進(jìn)行隔離，速度可以達(dá)到10KHz，輸入數(shù)字電壓信號(hào)范圍0～24V，另外而SD卡接口也選擇了SPI接口與SD卡連接。

如圖5所示，本發(fā)明所述功率放大電路主要采用三菱公司的智能功率模塊PM50RL1B060，其內(nèi)部包含有一個(gè)三相半橋驅(qū)動(dòng)電路，可以對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)帶有一路剎車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)管，在外接剎車(chē)電阻后可以進(jìn)行剎車(chē)制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路最大的外部輸入電壓為直流600V，最大驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到50A，采用HCPL0454光耦進(jìn)行PWM控制信號(hào)的隔離驅(qū)動(dòng)，其開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到15KHz。

如圖6所示，本發(fā)明的通訊接口電路5包括RS232接口、CAN接口和EtherCAT接口,各個(gè)部分電路獨(dú)立運(yùn)行，其中RS232接口采用MAX3232芯片，用于連接雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核和PC上位機(jī)，而雙核CAN接口采用SN65HVD320芯片，而EtherCAT接口則采用ET1200芯片，其中ET1200是倍福公司的ESC芯片，具有1個(gè)EBUS接口和1路EtherCAT接口，KS8721為以太網(wǎng)PHY芯片，24LC16A為ET1200的EEPROM配置芯片，CRYS-25M為ET1200的晶振，CAN和EtherCAT接口用于連接雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核和對(duì)應(yīng)總線系統(tǒng)。

伺服驅(qū)動(dòng)器的控制步驟如圖7所示：(1)系統(tǒng)上電后，DSP首先加載主控程序，進(jìn)入工作模式。系統(tǒng)進(jìn)入工作模式后雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核首先完成系統(tǒng)自檢，若自檢不成功，則系統(tǒng)進(jìn)入異常處理模塊進(jìn)行故障診斷，同時(shí)停機(jī)并發(fā)出故障信號(hào)；(2)雙核MCU電路1的第一處理器內(nèi)核進(jìn)行電機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和通訊算法，通過(guò)檢測(cè)伺服系統(tǒng)的電流和溫度等信息，估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)，判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)熱時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相關(guān)異常處理，保護(hù)硬件部分，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)上位機(jī)通訊，將當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)反饋回上位機(jī)。(3)主程序利用上位機(jī)控制參數(shù)獲取模塊和位置傳感器信息獲取模塊，來(lái)得到控制參數(shù)和位置信息，伺服驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始執(zhí)行所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法，首先采用由雙核MCU的第二處理器內(nèi)核采集到的傳感器位置信息進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，然后，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，使用默認(rèn)的滑模觀測(cè)器的控制參數(shù)，根據(jù)反饋的電壓與電流信息進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置初步估算，同時(shí)滑模觀測(cè)器SMO進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，并與實(shí)際的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行比較，由兩者的誤差來(lái)矯正預(yù)設(shè)的滑模觀測(cè)器控制參數(shù)。當(dāng)兩者的誤差減小到容限范圍之內(nèi)，保存滑模觀測(cè)器的參數(shù)，SMO參數(shù)調(diào)整環(huán)節(jié)完成。最后，系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行的伺服運(yùn)行，該伺服算法在雙核MCU電路的第一處理器內(nèi)核執(zhí)行，滑模觀測(cè)器進(jìn)入監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)。將位置傳感器采集到的位置信息與滑模觀測(cè)器觀測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置信息進(jìn)行比較，當(dāng)誤差范圍超過(guò)容限值的2倍時(shí)，則認(rèn)為此時(shí)位置傳感器出現(xiàn)故障，此時(shí)故障處理模塊工作，進(jìn)行異常處理，即上報(bào)故障代碼，同時(shí)采用滑模觀測(cè)器估計(jì)的位置信息進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證伺服驅(qū)動(dòng)器在位置傳感器故障時(shí)的不停機(jī)運(yùn)行。

本發(fā)明所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制算法原理如圖8所示，主要包括電機(jī)正常驅(qū)動(dòng)算法和無(wú)傳感器滑模觀測(cè)器參數(shù)矯正算法，其中電機(jī)正常驅(qū)動(dòng)算法主要在雙核MCU電路的第二處理器內(nèi)核中運(yùn)算，而無(wú)傳感器滑模觀測(cè)器參數(shù)矯正算法主要在雙核MCU電路的第一處理器內(nèi)核中運(yùn)算，兩者數(shù)據(jù)通過(guò)雙核MCU電路內(nèi)部存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

電機(jī)正常運(yùn)行驅(qū)動(dòng)算法首先將給定位置θ_ref與實(shí)際電機(jī)位置θ進(jìn)行比較，得到的誤差e輸入進(jìn)位置環(huán)P調(diào)節(jié)器，算出給定的轉(zhuǎn)速ω_ref，并將該數(shù)值傳送給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器算出需要的電機(jī)電流信號(hào)I_ref，將該信號(hào)輸送給電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器算出所需要的電壓信號(hào)，傳送給功率放大單元，結(jié)合當(dāng)前根據(jù)位置傳感器輸送的位置信息，生成PWM信號(hào)輸出給功率放大電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

滑模觀測(cè)器估計(jì)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)算法原理是通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)估算轉(zhuǎn)子位置，因?yàn)槎姍C(jī)相電阻R_a，電機(jī)相電感L_a以及電機(jī)相電壓U_a和電機(jī)相電流i_a均已知，所以可以通過(guò)構(gòu)建電流觀測(cè)器來(lái)觀測(cè)電機(jī)相電流變化率從而實(shí)時(shí)求出反電動(dòng)勢(shì)e_a，估算出轉(zhuǎn)子位置。電流滑模觀測(cè)器的控制方程為：

其中i_x為電機(jī)相電流，i^*_x為滑?？刂破鬏敵龅碾姍C(jī)相電流，變量v_α為相電壓的α軸分量，v_β為電壓的β軸分量，電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)估算值為反電動(dòng)勢(shì)估算值的α軸分量，為反電動(dòng)勢(shì)的β軸分量，ψ_f為電機(jī)的磁通，其中R_s為電機(jī)相電阻，L_s為電機(jī)相電感，K_slide為滑模系數(shù)，是常值，為滑模觀測(cè)器的主要控制參數(shù)?；Ｓ^測(cè)器誤差方程為：

為滑?？刂破饔^測(cè)的電機(jī)相電流，進(jìn)入滑動(dòng)模態(tài)后，上式中此時(shí)存在電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)估算誤差而電機(jī)轉(zhuǎn)子位置則可以通過(guò)求得。所述的矯正算法則是通過(guò)SMO觀測(cè)器估算得到的轉(zhuǎn)子位置與實(shí)際傳感器輸出的位置θ的差值，通過(guò)一個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)K_slide的參數(shù)，當(dāng)兩者的差值小于所設(shè)定的數(shù)值，如實(shí)際值的10％，那么滑模觀測(cè)器的矯正算法結(jié)束。系統(tǒng)在正常進(jìn)行伺服過(guò)程中，電機(jī)不斷比較實(shí)際位置傳感器的數(shù)值和觀測(cè)器的輸出，如果誤差達(dá)到了原有設(shè)定數(shù)值的2倍，那么則認(rèn)為傳感器存在故障，系統(tǒng)采用觀測(cè)器輸出的位置進(jìn)行控制，同時(shí)上報(bào)故障。

本發(fā)明雖為永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器，但也可以作為一種通用的伺服控制裝置，適用于異步電機(jī)等三相交流電機(jī)控制，應(yīng)用者可以根據(jù)其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域通過(guò)修改軟件及更改硬件參數(shù)等方式來(lái)靈活方便地實(shí)現(xiàn)其功能。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明部分具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。