[发明专利]一种永磁同步电机伺服系统高精度定位的方法

权利要求书

1.一种用于机器人关节的永磁同步电机伺服系统的定位方法，所述永磁同步电机伺服系统包括永磁同步电机、霍尔传感器、码盘、制动器、旋转变压器和正弦波驱动控制器，所述霍尔传感器用于电机初始定位方波驱动时检测电机的位置信息；所述码盘用于正弦波驱动时检测电机的位置信息和速度信息；所述制动器用于硬锁紧时电机的锁紧定位；所述旋转变压器用于检测关节的位置信息；所述定位方法使用位置环、速度环和电流环三闭环系统控制电流运转，其中所述方法包括以下步骤：

利用所述位置环的控制器根据不同的关节位置误差给出不同的位置环输出值，即速度给定值；当关节实际位置与期望位置越近，即位置误差越小时，速度给定值越小，使电机转动的越慢，直到位置误差达到定位精度要求；

在关节实际位置与期望位置的误差达到精度范围内时，提供软锁紧和硬锁紧两种定位方式：软锁紧方式为使位置调节器的输出为零，即速度给定值为零，从而使电机立即停止转动；硬锁紧方式为当位置误差达到精度要求时，使用关节控制器输出给制动器一个电平信号，利用制动器锁紧，使电机立即停止转动。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述速度环和电流环的控制器采用PID控制方法。

3.根据权利要求1或2所述的定位方法，其特征在于，所述电机的速度检测传感器使用码盘，所述检测电机的速度信息包括：在对反映转速n的码盘输出脉冲个数m₁计数的同时，对反映测速时间的时基脉冲个数m₂也进行计数；在测速时间T_c内，测得电机转速平均值为：

ω=60f0P×m1m2]]>

式中，P为光电编码器每转输出脉冲个数；f₀为时基脉冲频率。

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述伺服系统包括DSP控制器，在检测电机速度信息时，用到所述DSP控制器的三个定时器：利用定时器1测量高频脉冲个数；利用定时器2测量编码器脉冲个数；利用定时器3设定测量时间；

当定时器3产生周期中断时，通过测量时间中断子程序使能捕获中断，当捕获单元捕获到光电编码器输出脉冲的上升沿时，产生捕获中断；在捕获中断子程序里，同时启动用于测量高频脉冲个数的定时器1和用于测量编码器脉冲个数的定时器2，同时关闭捕获中断；

当定时器3产生下溢中断时，通过测量时间中断子程序再次使能捕获中断，当捕获单元捕获到光电编码器输出脉冲的上升沿时，产生捕获中断；在捕获中断子程序里，同时停止用于测量高频脉冲个数的定时器1和用于测量编码器脉冲个数的定时器2，然后读取码盘输出脉冲个数和高频时钟脉冲个数，同时关闭捕获中断；

高频脉冲计数器前后两次捕获值的差值代表输出脉冲个数m₂，而光电编码器输出脉冲计数器两次捕获值的差值代表时基脉冲个数m₁；由于定时器3设置为连续增减模式，其周期为2T_c，其中一个T_c用于测速，另一个T_c用于转速的计算。