[发明专利]无刷直流电机定频积分控制器及其构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无刷直流电机的调速技术领域，尤其是涉及一种无刷直流电机定频积分控制器及其构造方法。

背景技术

无刷直流电机以其体积小、重量轻、无换向火花、效率高、出力大、特性好、响应快等优点，成为很多领域传动执行机构的优选方案。无刷直流电机通常采用速度电流双闭环线性PID控制。线性PID控制算法简单，易于实现，但在电机参数变化、负载扰动等情况下动态响应变差，鲁棒性不强，不能满足更高精度动态性能应用场合的控制要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无刷直流电机定频积分控制器，其结构简单，实现方便，成本低，抗负载扰动能力强，控制精度高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无刷直流电机定频积分控制器，其特征在于：包括速度给定单元、无刷直流电机调速系统和对无刷直流电机的实际速度进行检测的速度测定单元，所述速度给定单元和无刷直流电机调速系统之间连接有闭环控制器和与闭环控制器串接的定频积分控制单元，所述闭环控制器与速度给定单元和速度测定单元连接并用于根据给定速度和无刷直流电机的实际速度对定频积分控制单元进行控制，所述定频积分控制单元与无刷直流电机调速系统连接并用于对无刷直流电机调速系统进行定频积分控制。

上述的无刷直流电机定频积分控制器，其特征在于：所述定频积分控制单元包括比较器、与比较器输出端连接的触发器、一个输入端与触发器输出端连接的控制信号输出单元和复位输入端与控制信号输出单元输出端连接的可复位积分器，所述比较器的一个输入端与可复位积分器的输出端连接，所述比较器的另一个输入端与闭环控制器的输出端连接，所述可复位积分器的积分电压输入端接有积分电压给定单元，所述控制信号输出单元的另一个输入端连接有定时时钟单元，所述控制信号输出单元的输出端与无刷直流电机调速系统连接。

上述的无刷直流电机定频积分控制器，其特征在于：所述无刷直流电机调速系统包括直流电源、与直流电源连接的逆变桥、与逆变桥连接的无刷直流电机、与无刷直流电机连接的负载、以及用于根据定频积分控制单元所输出的占空比为D的控制信号和安装在无刷直流电机上的霍尔位置传感器所输出的信号HA、HB、HC对逆变桥进行驱动的驱动器，所述驱动器的输入端与定频积分控制单元和霍尔位置传感器相接，所述驱动器的输出端与逆变桥相接。

上述的无刷直流电机定频积分控制器，其特征在于：所述闭环控制器为速度控制器。

本发明还提供了一种简单易行、速度跟踪性能好、抗负载扰动能力强的无刷直流电机定频积分控制器的构造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、构造无刷直流电机调速系统；

步骤二、作整个无刷直流电机调速系统的等效：输入变量为输入给所述驱动器的占空比为D的控制信号，输出变量为所述无刷直流电机的实际转速n；

步骤三、构造定频积分控制单元；

步骤四、构造闭环控制器；

步骤五、将定频积分控制单元和闭环控制器串接；

步骤六、将速度给定单元输出的速度给定信号n_g加到闭环控制器的一个输入端；

步骤七、速度测定单元对无刷直流电机的实际速度进行检测并将检测到的实际速度n加到闭环控制器的另一个输入端；

步骤八、闭环控制器采集速度给定信号n_g和实际速度n，经过分析处理后加到比较器的一个输入端；

步骤九、通过定频积分控制单元获得占空比为D的控制信号并输出给无刷直流电机调速系统；

步骤十、无刷直流电机调速系统接收定频积分控制单元所输出的占空比为D的控制信号并对无刷直流电机的转速进行控制。

上述的无刷直流电机定频积分控制器的构造方法，其特征在于：步骤九中通过所述定频积分控制单元获得占空比为D的控制信号的过程如下：

901、定时时钟单元的时钟信号周期开始时，控制信号输出单元接收定时时钟单元所输出的时钟脉冲信号并输出高电平给可复位积分器；

902、已复位的可复位积分器开始对积分电压给定单元给定的积分电压进行积分；

903、当积分至比较器的两个输入端相等时，比较器的输出状态发生变化，比较器变化后的输出状态使得触发器的输出状态变化，控制信号输出单元接收触发器所输出的变化后的输出状态并输出低电平给可复位积分器，可复位积分器复位；

904、当定时时钟单元的下一个时钟信号周期开始时，重复步骤901～903。

本发明与现有技术相比具有以下优点：