專利名稱：高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)后的最新一代無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效節(jié)能、調(diào)速性能好、可靠性高，且無(wú)需使用磁鐵等稀有金屬材料，因此現(xiàn)在適用范圍越來(lái)越廣，已成功地應(yīng)用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器和紡織機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)大部分都采用簡(jiǎn)單的調(diào)速控制器，控制器內(nèi)包含控制電路與功率變換器?？刂破魍ㄟ^(guò)電子電路控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，功率開關(guān)器件又控制電動(dòng)機(jī)各相繞組的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與電流方向無(wú)關(guān)。通過(guò)控制繞組導(dǎo)通與關(guān)斷的順序，可以控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，通過(guò)控制繞組的電流及開通與關(guān)斷角度可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般存在如下缺點(diǎn):不能實(shí)現(xiàn)精確的位置控制；系統(tǒng)的快速性差，不能抑制機(jī)械諧振；高速時(shí)容易發(fā)生振動(dòng)，且效率下降，發(fā)熱量大、損耗較高等等。[0003]鑒于上述已有技術(shù)，有必要對(duì)現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器加以改進(jìn)，為此，本申請(qǐng)人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置定位控制，系統(tǒng)的快速性好并抑制了機(jī)械諧振，在提升電機(jī)高速性能的同時(shí)減少振動(dòng)，由此降低發(fā)熱損耗。本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)達(dá)到的，一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，包括高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器、前饋控制器、F1DFF (Pseudo-Derivative-Feedback withFeed-Forward具有前饋的偽微分反饋)控制器、振動(dòng)抑制控制器、速度反饋控制器、力矩控制器以及相位校正器，所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器的一輸出端與前饋控制器的輸入端連接，高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器的另一輸出端的輸出信號(hào)與開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給TOFF控制器，PDFF控制器的輸出端與振動(dòng)抑制控制器的輸入端連接，振動(dòng)抑制控制器的輸出信號(hào)與前饋控制器的輸出信號(hào)以及速度反饋控制器的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給力矩控制器的一輸入端，力矩控制器的輸出端與開關(guān)磁阻電機(jī)的輸入端連接，力矩控制器的另一輸入端連接相位校正器，相位校正器的輸入端和速度反饋控制器的輸入端共同連接至開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出端。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器的另一輸出端的輸出信號(hào)與所述的開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出信號(hào)相減后輸送給所述的F1DFF控制器。在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的振動(dòng)抑制控制器的輸出信號(hào)加上前饋控制器的輸出信號(hào)并減去速度反饋控制器的輸出信號(hào)后輸送給所述的力矩控制器。本實(shí)用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:通過(guò)TOFF控制器并結(jié)合振動(dòng)抑制算法，大大提高了系統(tǒng)快速性，并抑制了機(jī)械諧振；通過(guò)相位校正器，大大提升了電機(jī)高速性能，減少了振動(dòng)的發(fā)生，從而有效降低發(fā)熱損耗，由此使得整個(gè)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了精確的位置定位控制。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
為了使公眾能充分了解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，但申請(qǐng)人對(duì)實(shí)施例的描述不是對(duì)技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 請(qǐng)參閱圖1，一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，包括高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器
1、前饋控制器2、PDFF控制器3、振動(dòng)抑制控制器4、速度反饋控制器5、力矩控制器6以及相位校正器7。所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器I的一輸出端與前饋控制器2的輸入端連接，高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器I的另一輸出端的輸出信號(hào)與開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給TOFF控制器3，在本實(shí)施例中，是所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器I的另一輸出端的輸出信號(hào)與所述的開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸出信號(hào)相減后輸送給所述的F1DFF控制器3。PDFF控制器3的輸出端與振動(dòng)抑制控制器4的輸入端連接，振動(dòng)抑制控制器4的輸出信號(hào)與前饋控制器2的輸出信 號(hào)以及速度反饋控制器5的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給力矩控制器6的一輸入端，在本實(shí)施例中，是所述的振動(dòng)抑制控制器4的輸出信號(hào)加上前饋控制器2的輸出信號(hào)并減去速度反饋控制器5的輸出信號(hào)后輸送給所述的力矩控制器6。力矩控制器6的輸出端與開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸入端連接，力矩控制器6的另一輸入端連接相位校正器7，相位校正器7的輸入端和速度反饋控制器5的輸入端共同連接至開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸出端。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，當(dāng)需要控制開關(guān)磁阻電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先由高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器I產(chǎn)生一條平滑運(yùn)動(dòng)控制軌跡，這個(gè)電壓信號(hào)分兩路對(duì)外輸出，一路輸送給前饋控制器2，所述的前饋控制器2的輸出信號(hào)用于疊加到振動(dòng)抑制控制器4和速度反饋控制器5的控制量上，能有效補(bǔ)償控制系統(tǒng)產(chǎn)生的相位滯后，大大提高控制系統(tǒng)帶寬，從而減少系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差和系統(tǒng)整定時(shí)間；另一路輸出信號(hào)與開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸出信號(hào)相減后輸送給F1DFF控制器3，所述的I3DFF控制器3實(shí)現(xiàn)位置控制，它與傳統(tǒng)的PID控制器相比，能有效提高系統(tǒng)帶寬。PDFF控制器3的輸出 而與振動(dòng)抑制控制器4的輸入 而連接,振動(dòng)抑制控制器4用于抑制電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械諧振，由此提高機(jī)械的系統(tǒng)壽命。振動(dòng)抑制控制器4的輸出信號(hào)與前饋控制器2的輸出信號(hào)相加并與速度反饋控制器5的輸出信號(hào)相減后輸送給力矩控制器6，其中，速度反饋控制器5和力矩控制器6分別用于實(shí)現(xiàn)速度和力矩的控制。力矩控制器6輸出的電壓信號(hào)發(fā)送給開關(guān)磁阻電機(jī)8,開關(guān)磁阻電機(jī)8把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械運(yùn)動(dòng)。力矩控制器6的另一輸入端連接相位校正器7的輸出端，相位校正器7的輸入端和速度反饋控制器5的輸入端共同連接至開關(guān)磁阻電機(jī)8的輸出端，其中的相位校正器7用于補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)8換向時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的滯后，減小力矩波動(dòng)并提高系統(tǒng)效率，從而降低系統(tǒng)能量損耗和發(fā)熱，提1 系統(tǒng)壽 命，完善電機(jī)1 速性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
權(quán)利要求1.一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，其特征在于包括高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器(I)、前饋控制器(2)、roFF控制器(3)、振動(dòng)抑制控制器(4)、速度反饋控制器(5)、力矩控制器(6)以及相位校正器(7)，所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器(I)的一輸出端與前饋控制器(2)的輸入端連接，高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器(I)的另一輸出端的輸出信號(hào)與開關(guān)磁阻電機(jī)(8)的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給I3DFF控制器(3)，TOFF控制器(3)的輸出端與振動(dòng)抑制控制器(4)的輸入端連接，振動(dòng)抑制控制器(4)的輸出信號(hào)與前饋控制器(2)的輸出信號(hào)以及速度反饋控制器(5)的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給力矩控制器(6)的一輸入端，力矩控制器(6)的輸出端與開關(guān)磁阻電機(jī)(8)的輸入端連接，力矩控制器(6)的另一輸入端連接相位校正器(7 )，相位校正器(7 )的輸入端和速度反饋控制器(5 )的輸入端共同連接至開關(guān)磁阻電機(jī)(8)的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，其特征在于所述的高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器(I)的另一輸出端的輸出信號(hào)與所述的開關(guān)磁阻電機(jī)(8)的輸出信號(hào)相減后輸送給所述的TOFF控制器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，其特征在于所述的振動(dòng)抑制控制器(4)的輸出信號(hào)加上前饋控制器(2)的輸出信號(hào)并減去速度反饋控制器(5)的輸出信號(hào)后輸送給所 述的力矩控制器(6)。
專利摘要一種高精度位置控制開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。高階運(yùn)動(dòng)曲線產(chǎn)生器的輸出端與前饋控制器的輸入端連接、另一輸出端的輸出信號(hào)與開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給PDFF控制器，PDFF控制器的輸出端與振動(dòng)抑制控制器的輸入端連接，振動(dòng)抑制控制器的輸出信號(hào)與前饋控制器的輸出信號(hào)以及速度反饋控制器的輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算后輸送給力矩控制器的輸入端，力矩控制器的輸出端與開關(guān)磁阻電機(jī)的輸入端連接，力矩控制器的另一輸入端連接相位校正器，相位校正器的輸入端和速度反饋控制器的輸入端共同連接至開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出端。優(yōu)點(diǎn)提高系統(tǒng)快速性，抑制機(jī)械諧振；提升電機(jī)高速性能，減少振動(dòng)的發(fā)生，降低發(fā)熱損耗。
文檔編號(hào)H02P6/10GK203135776SQ201320106198
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者王肇, 周素平, 韓成超, 潘晨聰, 潘祥生 申請(qǐng)人:王肇, 周素平, 韓成超, 潘晨聰, 潘祥生