[发明专利]用于感应电机点对点位置伺服的制动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密伺服控制技术领域，尤其涉及一种用于感应电机快速精密高效点对点位置伺服的制动控制方法。

背景技术

点对点定位实质上是根据位置闭环反馈信号、采用数字技术控制的位置伺服随动系统，其根本任务是要实现执行机构对位置指令尽可能快速和准确的跟踪。当前，伺服随动系统正朝着高精度、响应快、智能化、低能耗的方向发展，对伺服控制方法提出了越来越高的要求。感应电机因其容量大、可靠性高，适用于非常广泛的伺服领域，遍及国民经济的各个部门，如机械加工过程中机床的定位控制，冶金工业中要求焊机头能准确地对正焊缝以实现有缝钢管的精密焊接，纺织工业中高速平缝机的针位控制等。能耗制动是感应电机伺服定位的一种常见控制方法，即在定子绕组中通以直流电，从而产生一个固定不变的磁场，转子由于惯性继续旋转时，其绕组切割该磁场，产生与转速方向相反的转矩，即制动转矩。该方法的优点是定位快速准确且无超调，不需安装专用制动单元等。但该制动控制方法若在定位过程中给电机定子通以恒定制动电流，则功耗较大，这是一大缺点。

快速精密位置伺服的控制方法是基于Bang-Bang最优理论，如图2所示，设运动对象在位移坐标x₁点相交于最佳开关线1上的A点，速度为(ω_r)_A，此时控制量状态开关由电动切换至制动，制动电流取逆变器安全容限下的恒定最大值，理想条件下，运动对象若沿最佳开关线1无超调收敛至坐标原点(即目标位移坐标x^*)，则时间代价最优。但进一步分析可知，与直流电机不同，感应电机在恒定能耗制动电流作用下，其运行相轨迹是沿最佳开关线簇(例如线簇1～4)收敛于坐标原点，曲线AT_mO显然比曲线AO时间代价大，且制动电流虽恒定，但制动力矩随速度ω_r非线性变化，最大只出现在T_m一点。为缩短制动收敛时间，需加大定子的恒定制动电流，但在实际应用中，定子电流最大值将受到诸多因素限制，如逆变器、电机过热，逆变器过流等，从提高制动效率的角度，一味加大制动电流以换取时间代价的优化，同样是不足取的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于感应电机快速精密高效点对点位置伺服的制动控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种感应电机点对点位置伺服的制动控制方法，制动控制系统主要由数字处理器、模糊控制器、Bang-Bang控制器、相序发生器、PWM发生器和功率逆变器构成，Bang-Bang控制器包括控制量状态开关；该方法包括以下步骤：

(1)数字处理器接收到启动信号使被控运动对象以某给定的最大速度向目标位移坐标x^*运行；

(2)模糊控制器输出的去模糊化值决定控制量状态开关切换的位移坐标值x₁，当前实时转子速度ω_r作为模糊控制器的一个变量输入；

(3)数字处理器检测到被控运动对象到达控制量状态开关切换的位移坐标x₁时，激发Bang-Bang控制器输出制动信号，相序发生器进入能耗制动相序；

(4)数字处理器计算出Bang-Bang控制器输出能耗制动信号初始时刻A点的抛物状开关线系数值PA=(ωr)Aa(ωr)A-bIs2,]]>其中，I_s为定子制动电流，(ω_r)_A为该时刻的实时转子速度，对于给定的感应电机，a、b均为定值；