[发明专利]一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统

说明书

本发明公开了一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，包括控制模块PID0、控制模块PID1、控制模块PID2、控制模块PID3、控制模块PID4、相乘模块PRODUCT1、相乘模块PRODUCT2、相加模块SUM1、相加模块SUM2、电机驱动器、位置传感器、速度传感器与力矩传感器，控制模块PID0与速度传感器采集的速度求差后传输至控制模块PID1，控制模块PID1的输出与相乘模块PRODUCT1的输出通过相加模块SUM1求和，求和后的输出传输至电机驱动器，通过本发明所提供的仿真系统不仅可以提高位置的控制精度，还能在达到指定位置的同时达到指定速度和力矩，从而满足实际应用需求。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统。

背景技术

传统的永磁同步电机(PMSM)是将位置、速度、电流三闭环控制，这种方法能很好的对位置进行精确控制，但在许多应用中，如机器人关节、大型机械臂等，不仅需要对位置进行精确控制，还要求电机通过某一位置时需要同时具备一定的速度和力矩条件。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提出一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，该仿真系统不仅能增加位置控制精度，还能达到指定的速度和力矩。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，包括控制模块PID0、控制模块PID1、控制模块PID2、控制模块PID3、控制模块PID4、相乘模块PRODUCT1、相乘模块PRODUCT2、相加模块SUM1、相加模块SUM2、电机驱动器、位置传感器、速度传感器以及力矩传感器，所述速度传感器采集的速度与速度指令进行求差，然后传输至所述控制模块PID3，所述控制模块PID3控制的输出与速度参数Cs通过相乘模块PRODUCT2进行乘积；

所述力矩传感器采集的力矩与力矩指令进行求差，然后传输至所述控制模块PID4，所述控制模块PID4控制的输出与力矩参数Cn通过相乘模块PRODUCT2进行乘积；

所述控制模块PID0的控制输出与所述速度传感器采集的速度进行求差后传输至所述控制模块PID1，所述控制模块PID1控制的输出与所述相乘模块PRODUCT1的输出通过相加模块SUM1进行求和，所述相加模块SUM1求和后的输出与所述力矩传感器采集的力矩进行求差后传输至所述控制模块PID2，所述控制模块PID2的控制输出与所述相乘模块PRODUCT2的输出通过相加模块SUM2进行求和，所述相加模块SUM2求和后的输出传输至所述电机驱动器，由所述电机驱动器控制电机；

请参阅图2，当速度参数Cs和力矩参数Cn同时为零时，该仿真系统相当于在只给定位置指令下的位置、速度、力矩三闭环控制，此时不要求输入速度指令和力矩指令，直接根据位置指令就可到达指定位置；

当速度参数Cs不为零和力矩参数Cn为零时，该仿真系统相当于根据给定的位置指令和速度指令精确控制，电机最终可实时到达指定位置和速度；

当速度参数Cs和力矩参数Cn都不为零时，该系统相当于根据给定的位置指令、速度指令和力矩指令，电机最终可实时到达要求的指定位置、速度和力矩大小；

当控制模块PID1控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn为0时，该系统相对与在给定速度指令下的速度和力矩双闭环控制，根据指定速度，电机最终在指定速度下运行；

当控制模块PID1控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn不为0时，该系统相对于在给定速度指令和力矩指令下的速度和力矩双闭环控制；根据指定速度和指定力矩，电机最终在指定速度和指定力矩下稳定运行；

当控制模块PID2控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn不为0时，该系统相当于在给定力矩指令下的力矩闭环控制，根据指定力矩，电机最终在指定力矩下稳定运行；