[发明专利]永磁同步电机准无传感器位置伺服控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织机械机电一体化技术，尤其涉及一种适合纺织机械点到点运动的永磁同步电机准无传感器位置伺服控制装置及方法。 

背景技术

随着纺织行业节能、高效率、高速度、高精度等要求的不断提出，永磁交流伺服系统因其自身具有的高功率因数、高效率、高动态响应、高可靠性、高过载能力和高输出转矩等优点，在纺织机械中得到应用已成为了一种趋势，是未来大批量应用的核心技术之一，市场前景非常广阔。但某些纺织机械存在一些特殊工况：如经编机运行时要在横移系统时间内驱动梳栉完成“停止→运动→停止”的垫纱运动，需要有极高的响应速度和定位精度，驱动系统定位时间的快慢直接影响了经编机生产速度的提高；缝纫机运行过程电机启动停止非常频繁，属于间歇作业，其工艺过程要求其主传动机构有较高的定位控制，几百ms内实现从零速到最高运行速度的启动或者从最高运行速度到零速的停机，且停车精度小于±3°或者更小；目前针对绣花机绣花框的控制国内外学者提出了双轴伺服驱动的概念，用一个DSP+CPLD控制两个伺服电机运行的方式来带动绣花框运行，原来传统的位置、速度、电流三环控制理论在编程实现时会显的资源紧张从而降低了伺服系统。而且绣花机绣花框只对位置控制有要求，且随着绣花机高效率、高精度的发展，绣花框为了与主电机协调运行，对位置控制要求的响应速度会越来越高，等等。这些纺织机械都有一个共同的特点，它要求伺服系统的位置响应动态性能极高，跟随误差要小，且具有较强的抗干扰能力，而对速度控制要求不高，这点比较符合伺服系统作点到点（点位）运动的特点。而传统位置、速度、电流三环控制结构的位置伺服系统（附图1）在作点位运动时，速度闭环不仅没有发挥作用，还作为控制结构中的串联环节降低了系统位置调节的动态响应性能。为此，需要找寻一种新的方法提高系统的位置响应性能。以此同时，纺织机械（如前面提到的经编机、绣花机等）常常会要求在高温、低温、污浊空气等工作环境以及存在机械震动的工作条件下运行，物理传感器的存在反而导致了系统应用的局限性。如果能取消物理传感器无疑能扩大系统的应用范围，同时也可提高系统的可靠性以及环境适应性。且纺织行业是一个价格敏感型行业，尽可能降低控制成本是所有企业所追求的。为此，某些点位运动场 合运用的伺服系统在提高位置响应性能的基础上需无传感器控制的技术，如专利文献1（专利号为200910090386.9）和专利文献2（专利号为200510108039.6）提出了一种不需电流传感器的交流伺服驱动器，可以实现隐极式永磁同步电机的无电流传感器速度闭环矢量控制，降低了调速系统的硬件成本，但专利文献1和2保留了位置检测单元，总的控制成本还是较高，在一些对成本要求较高的纺织场合应用并不合适。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反应速度更快的点位运动的永磁同步电机准无传感器位置伺服系统及其控制方法。