[发明专利]一种伺服系统电角度补偿方法

说明书

本发明公开了一种伺服系统电角度补偿方法，其特征在于，包括的步骤如下，步骤一：获取电机机械旋转速度，电机机械旋转速度可由电机端编码器计算得到，电机机械旋转的速度为V1，步骤二：由于电机机械旋转会存在速度波动，为了更平滑的补偿电角度，所以机械旋转速度V1，需经过一个低通滤波器处理后得到平滑后的电机机械旋转速度V2获取延迟时间t1，本伺服系统中伺服驱动器采用STM32+FPGA结构。本发明在原有伺服系统上，仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加，在“FPGA向电机编码器发送读取机械角度信号”时，FPGA开始计时，在“STM32读取FPGA收到的机械角度(编码器值)”时，FPGA计时完成，由此完成了t1时间的测量。

技术领域

本发明涉及伺服系统电角度补偿技术领域，具体为一种伺服系统电角度补偿方法。

背景技术

工业机器人和数控机床等行业，大量使用交流伺服系统，交流伺服系统包括交流伺服驱动器和交流伺服电机，交流伺服驱动器使用矢量控制的方式驱动交流伺服电机，矢量控制的基础就是需要知道交流伺服电机转子的电角度。

转子电角度等于机械角度乘以电机极对数(P)，机械角度由安装在电机端的编码器得到，但由于编码器值采用串行协议传输，更新速率慢，导致机械角度会有一定的延迟，而且电机转速越高，电角度延迟就会越大。电角度延迟的大小，影响着矢量控制的性能；过大的电角度延迟甚至会出现失控的情况。

由此，电角度的延迟需要补偿，延迟的电角度即为补偿的电角度。

现有的伺服系统电角度补偿存在的缺陷是：

专利文件CN110798113A公开了一种永磁同步电机相位补偿器，“含有一个转速指令限幅器、一个一阶惯性环节、一个映射函数、一个位置传感器和一个加法器。对于电机频繁加减速的运行工况，传统的电机相位控制与校正方法存在滞后问题，本发明提出了一种永磁同步电机相位前馈补偿方案，利用电机的特征模型估计电机在控制指令作用下的转速变化，根据离线测量的电机转速与相位滞后角的对应关系和转速估计值可得到电机当前所需的相位补偿角，将其与电机当前的电角度求和作为电机控制器中Park逆变换的坐标变换参数，可快速补偿电机加减速过程中的相位滞后问题，简单实用，且不会影响系统稳定性”；

专利文件CN104270042A公开了一种伺服电机编码器偏移角度自动学习方法，“包括如下步骤：首先，设置电角度θe从0°开始以第一固定时间为间隔依次递增并实时检测Z信号是否出现，所述电角度θe每次的递增量Δθe＝90°；接着，在所述Z信号出现时判断电机转速，并在所述电机转速在10rpm以下时延迟第二固定时间后设置电角度θe为30°；最后，延迟第三固定时间后，获取当前的电角度值，并根据所述当前的电角度值计算获得Z信号偏移角度值。本发明还提供了一种自动学习系统，该系统包括电角度给定模块和Z信号判断模块。本发明可在编码器安装偏移角未知的情况下自动完成编码器偏移角辨识功能，具有操作简单、辨识结果精度高、时间短、适用性强等优点”；

3、专利文件CN108631678A公开了一种永磁同步电机矢量控制死区补偿方法及系统，“包括：1)对三相电流的采集以及对应坐标的变换、滤波以及坐标反变换；2)通过电机自带的编码器，检测出当前采样周期的电角度，并根据对应时间间隔的电角度变化，计算出对应的电角速度，进而计算出电角加速度，并进行低通滤波处理后，用于预测下一个采样周期的电角度；3)通过对比当前电角度和下一个周期的预测电角度以及三相电流在当前采样周期的电流值是否小于设定阀值，进而判断出当前是否是死区补偿时间；4)根据判断的电流过零点时的死区补偿时间以及电流大小，实施对应电压的补偿。本发明克服由于过量计算和采样滞后造成的死区补偿失败，实现电机具有实时性的高性能控制”，综上所述现有的装置电流采集没有同步控制效果不好，现有的装置需要增加设备成本，因此需要仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加，和与电流采集，做到了同步，可使矢量控制效果更好的设备。

发明内容