直线电机电流环自整定方法、装置、存储介质及电子设备与流程

专利2025-06-02  27


本技术属于电流环自整定,具体涉及一种直线电机电流环自整定方法、装置、存储介质及电子设备。


背景技术:

1、电流环调试是确保电机控制系统快速响应和稳定运行的关键步骤。在调试过程中,需要精确调节pi控制器的参数,并进行实际测试以优化系统性能。电流环进行调试时,指令id电流一般从10%增大到100%,需要在全电流范围内进行调试。若相位位置不对,大电流时可能会产生较大的q轴电流分量,导致电机暴走的情况,出现严重故障。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种直线电机电流环自整定方法、装置、存储介质及电子设备,以解决现有技术中电流环进行调试时若相位位置不对,大电流时可能会产生较大的q轴电流分量,导致电机暴走的情况,出现严重故障。

2、为了实现上述目的,本技术第一方面提供了一种直线电机电流环自整定方法,包括:

3、基于系统参数设定初始整定参数和期望带宽,并输入整定电流,所述系统参数包括电感、电阻、额定电流和伺服频率,所述初始整定参数包括初始比例增益、初始积分增益、初始反向比例增益和初始零交叉增益;

4、基于更新方案对比例增益和积分增益进行迭代,并在迭代后获取当前迭代的bode图;

5、判断当前谐振幅值、上次谐振幅值以及当前迭代的更新方案是否满足预设条件,并在不满足所述预设条件时,基于所述当前谐振幅值、上次谐振幅值和当前迭代的bode图的凹陷特性以及当前迭代的所述更新方案,生成下一迭代的更新方案,直至满足所述预设条件,其中,所述当前谐振幅值和上次谐振幅值分别为当前迭代和上一迭代的bode图的谐振幅值;

6、基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求,并在不符合要求时,基于当前带宽和期望带宽生成下一迭代的更新方案,直至符合要求,使参数成功次数加1,其中,所述当前带宽和上次带宽分别为当前迭代和上一迭代的带宽;

7、在参数总成功次数达到第一阈值时,完成比例增益和积分增益的参数整定,并基于整定后的比例增益和积分增益对零交叉增益进行整定。

8、在一个或多个实施方式中,所述基于系统参数设定初始整定参数和期望带宽的步骤包括:

9、基于所述电感和电阻,估算所述初始比例增益和初始积分增益;

10、基于所述伺服频率,设定期望带宽;和/或,

11、所述初始反向比例增益和初始零交叉增益为0。

12、在一个或多个实施方式中,所述基于更新方案对比例增益和/或积分增益进行迭代,并在迭代后获取当前迭代的bode图的步骤包括:

13、在每一次迭代中轮询判断bode图的状态;

14、若bode图的状态为未开始,使bode图迭代次数加1,并判断bode图迭代总次数是否超过第二阈值;

15、若否,获取当前的比例增益和积分增益,并计算增益获取总次数;

16、若所述当前增益获取总次数不为1,基于更新方案对所述比例增益和积分增益进行更新,并将开始bode标志位置位,以使plotbode类对象检测到所述开始bode标志位并生成bode图;

17、若bode图的状态为已完成,获取当前迭代的bode图。

18、在一个或多个实施方式中,所述将开始bode标志位置位的步骤之前还包括:

19、判断所述比例增益和积分增益是否均无变化;

20、若是,切换至错误状态,并复位至初始状态;和/或,

21、所述基于更新方案对比例增益和/或积分增益进行迭代,并在迭代后获取当前迭代的bode图的步骤还包括:

22、若bode图迭代总次数超过所述第二阈值,切换至错误状态,并复位至初始状态。

23、在一个或多个实施方式中,所述预设条件包括:当前谐振幅值小于1db,上一谐振幅值大于1db,当前迭代的更新方案中积分增益减小。

24、在一个或多个实施方式中,所述基于当前谐振幅值、上次谐振幅值和当前迭代的bode图的凹陷特性以及当前迭代的所述更新方案,生成下一迭代的更新方案的步骤包括:

25、在当前谐振幅值和上次谐振幅值均小于1db时,使积分增益在下一迭代中增大预设比例;和/或,

26、在当前谐振幅值大于1db,且当前谐振幅值和上次谐振幅值的偏差小于10%时,基于当前迭代的更新方案,判断当前迭代中比例增益和积分增益的变化情况;

27、若当前迭代中仅比例增益发生变化,使积分增益在下一迭代中增大预设比例;

28、若当前迭代中比例增益和积分增益均未变化,使积分增益在下一迭代中减少预设比例;

29、若当前迭代中仅积分增益发生变化,判断当前迭代的bode图中谐振点前是否存在凹陷;

30、若不存在凹陷,使比例增益在下一迭代中增大预设比例;

31、若存在凹陷,使比例增益在下一迭代中减少预设比例;和/或,

32、在当前谐振幅值大于1db,且当前谐振幅值大于上次谐振幅值时,使积分增益在下一迭代中减少预设比例;和/或,

33、在当前谐振幅值大于1db,且当前谐振幅值小于上次谐振幅值时,以当前迭代的更新方案作为下一迭代的更新方案;和/或,

34、在当前谐振幅值小于1db,上一谐振幅值大于1db,且当前迭代的更新方案中积分增益未减小时,使积分增益在下一迭代中增大预设比例。

35、在一个或多个实施方式中,所述基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求的步骤包括:

36、判断当前带宽和上次带宽的偏差是否在5%以内;

37、若是,使带宽饱和次数加1,并判断带宽饱和总次数是否小于第三阈值;

38、若是,比较当前带宽和期望带宽;

39、若当前带宽大于期望带宽的第一倍数,并小于期望带宽的第二倍数,则当前迭代的比例增益和积分增益符合要求。

40、在一个或多个实施方式中,所述基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求的步骤还包括:

41、若当前带宽和上次带宽的偏差是否不在5%以内,将带宽饱和总次数清零,并比较当前带宽和期望带宽;和/或,

42、所述在不符合要求时,基于当前带宽和期望带宽生成下一迭代的更新方案的步骤包括:

43、若当前带宽小于期望带宽的第一倍数,使比例增益和积分增益在下一迭代中同步增大预设比例;和/或,

44、若当前带宽大于期望带宽的第二倍数,使比例增益和积分增益在下一迭代中同步减小预设比例。

45、在一个或多个实施方式中,还包括:

46、若参数成功总次数未达到所述第一阈值,将上次谐振幅值清零,并使谐振检测通过标志位置位。

47、为了实现上述目的,本技术第二方面提供了一种直线电机电流环自整定装置,包括:

48、初始化模块,用于基于系统参数设定初始整定参数和期望带宽,并输入整定电流,所述系统参数包括电感、电阻、额定电流和伺服频率,所述初始整定参数包括初始比例增益、初始积分增益、初始反向比例增益和初始零交叉增益;

49、bode图获取模块,用于基于更新方案对比例增益和/或积分增益进行迭代,并在迭代后获取当前迭代的bode图;

50、谐振幅值判定模块,用于判断当前谐振幅值、上次谐振幅值以及当前迭代的更新方案是否满足预设条件,并在不满足所述预设条件时,基于所述当前谐振幅值、上次谐振幅值和当前迭代的bode图的凹陷特性以及当前迭代的所述更新方案,生成下一迭代的更新方案,直至满足所述预设条件,其中,所述当前谐振幅值和上次谐振幅值分别为当前迭代和上一迭代的bode图的谐振幅值;

51、带宽判定模块,用于基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求,并在不符合要求时,基于当前带宽和期望带宽生成下一迭代的更新方案,直至当前迭代的比例增益和积分增益符合要求,使参数成功次数加1,所述当前带宽和上次带宽分别为当前迭代和上一迭代的带宽;

52、整定完成模块,用于在参数总成功次数达到第一阈值时,完成比例增益和积分增益的参数整定,并基于整定后的比例增益和积分增益对零交叉增益进行整定。

53、为了实现上述目的,本技术第三方面提供了一种电子设备,包括:

54、至少一个处理器;以及

55、存储器,所述存储器存储指令,当所述指令被所述至少一个处理器执行时,使得所述至少一个处理器执行如上述任一实施方式所述的直线电机电流环自整定方法。

56、为了实现上述目的,本技术第四方面提供了一种机器可读存储介质,其存储有可执行指令,所述指令当被执行时使得所述机器执行如上述任一实施方式所述的直线电机电流环自整定方法。

57、区别于现有技术,本技术的有益效果是:

58、本技术通过bode图扫频方式来进行电流环调试,扫频过程中,系统通过快速变化的频率来检测电机响应,电机的物理运动非常小,极大降低了电机大幅度运动,避免了电机暴走;另外减少了人为干预,避免了手工调试误操作或人为干预可能会导致的相位位置错误,从而避免了较大iq分量的产生,避免了电机暴走;通过算法调节电流环增益和参数会在较小电流范围内开始,逐步增加电流,无需用户进行手动干预,避免了手动干预出现错误。


技术特征:

1.一种直线电机电流环自整定方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述基于系统参数设定初始整定参数和期望带宽的步骤包括:

3.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述基于更新方案对比例增益和/或积分增益进行迭代,并在迭代后获取当前迭代的bode图的步骤包括:

4.根据权利要求3所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述将开始bode标志位置位的步骤之前还包括:

5.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述预设条件包括:当前谐振幅值小于1db,上一谐振幅值大于1db,当前迭代的更新方案中积分增益减小。

6.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述基于当前谐振幅值、上次谐振幅值和当前迭代的bode图的凹陷特性以及当前迭代的所述更新方案,生成下一迭代的更新方案的步骤包括:

7.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求的步骤包括:

8.根据权利要求7所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,所述基于当前带宽、上次带宽以及期望带宽,判断当前迭代的比例增益和积分增益是否符合要求的步骤还包括:

9.根据权利要求1所述的直线电机电流环自整定方法,其特征在于,还包括:

10.一种直线电机电流环自整定装置,其特征在于,包括:

11.一种电子设备,包括:

12.一种机器可读存储介质,其存储有可执行指令,所述指令当被执行时使得所述机器执行如权利要求1至9任一项所述的直线电机电流环自整定方法。


技术总结
本申请公开了一种直线电机电流环自整定方法、装置、存储介质及电子设备,包括:基于系统参数设定初始整定参数和期望带宽,并输入整定电流;基于更新方案对比例增益和积分增益进行迭代,获取Bode图;判断是否满足预设条件,在不满足预设条件时,生成下一迭代的更新方案;基于带宽,判断比例增益和积分增益是否符合要求,在不符合要求时生成下一迭代的更新方案,直至符合要求,使参数成功次数加1;成功次数达到第一阈值时,完成比例增益和积分增益的参数整定,并基于整定后的比例增益和积分增益对零交叉增益进行整定。本申请通过Bode图扫频方式来进行电流环调试,电机的物理运动非常小,减少了人为干预,避免相位位置错误,避免了电机暴走概率。

技术研发人员:张文庭,刘乐勇,吴昊
受保护的技术使用者:上海铼钠克数控科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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