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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明属于工业机器人技术领域，具体提供一种基于MEMS陀螺仪的伺服稳定控制方法，用以实现伺服电机负载侧转速稳定控制，解决电机负载侧转速波动大等问题；首先，引入MEMS陀螺仪，设置陀螺仪于伺服电机的负载侧，通过陀螺仪测量负载侧的角速度；然后，伺服微控制单元采集上一时刻的陀螺仪数据、编码器数据与电机电流数据，并分别对采集数据完成数据预处理；最后，将数据预处理后陀螺仪数据、编码器数据与电机电流数据引入电机控制系统，完成当前时刻电机控制。综上，本发明引入MEMS陀螺仪，结合陀螺仪数据、编码器数据与电机电流数据实现伺服稳定控制，能够针对所有频率段实现稳定控制。

主权项：1.一种基于MEMS陀螺仪的伺服稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.设置陀螺仪于伺服电机的负载侧，通过陀螺仪测量负载侧的角速度；步骤2.伺服微控制单元采集陀螺仪数据、编码器数据与电机电流数据，并分别对采集数据完成数据预处理；其中，陀螺仪数据为负载侧角速度ωbe，经过数据预处理后转换为负载侧转速ω2；编码器数据为电机位置θ；电机电流数据为电机三相交流电，经数据处理后转换为直流电Iq；步骤3.将数据预处理后陀螺仪数据、编码器数据与电机电流数据引入电机控制系统，完成电机控制；电机控制流程为：步骤3-1.主控制器发送期望位置θ*，期望位置θ*与位置采样传递函数C0s的输出进行求差运算，得出偏差并输入至位置调节器Cp；其中，位置采样传递函数C0s的输入为电机位置θ；位置采样传递函数C0s表示为： ，其中，s表示复频域变量符号，Tsp为位置采样延迟时间，Qp为位置采样增益系数，Tfp为位置滤波处理系数；位置调节器Cp表示为：，其中，Kpp为位置调节器的比例系数；步骤3-2.位置调节器Cp的输出与转速采样比例函数Cn的输出进行求差运算，得出偏差并输入至速度调节器Cvs；其中，转速采样比例函数Cn的输入为电机侧转速与负载侧转速；转速采样比例函数Cn表示为： ，其中，k1为电机侧转速采样权重，k2为负载侧转速采样权重；ω1为电机侧转速，ω2为负载侧转速，由转速采样传递函数C1s得到；转速采样传递函数C1s表示为： ，其中，Tsv为转速采样延迟时间，Qv为转速采样增益系数，Tfv为转速滤波处理系数；速度调节器Cvs表示为： ，其中，Kvp为速度调节器的比例系数，Tvi为速度调节器的积分时间常数；步骤3-3.速度调节器Cvs的输出与电流采样传递函数C2s的输出进行求差运算，得出偏差并输入至电流调节器CIs；其中，电流采样传递函数C2s的输入为直流电Iq；电流采样传递函数C2s表示为： ，其中，s表示复频域变量符号，Tsi为电流采样延迟时间，Qi为电流采样增益系数，Tfi为电流滤波处理系数；电流调节器CIs表示为： ，其中，KIp为电流调节器的比例系数，TIi为电流调节器的积分时间常数；步骤3-4.电流调节器CIs的输出依次经过逆变器单元Cus、伺服电机单元Cms进行运算，得到电机力矩电流Iq*；逆变器单元Cus表示为： ，其中，s表示复频域变量符号，Tpwm为开关周期，Kpwm为功率器件增益系数，Tdt为死区时间；伺服电机单元Cms表示为： ，其中，Rs为绕组电阻，Lq为交轴电感；步骤3-5.电机力矩电流Iq*经过电机转矩传递函数Kt，得到电机电磁转矩Te；电机转矩传递函数Kt表示为： ，其中，Np为电机极对数，为永磁体磁链；步骤3-6.电机电磁转矩Te驱动电机运行，电机带动负载运动。

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百度查询： 电子科技大学 一种基于MEMS陀螺仪的伺服稳定控制方法