技术领域
[0001] 本
发明涉及电动伺服系统领域，具体地，涉及一种适用于伺服系统的动态性能调试方法及系统，尤其是一种大功率伺服系统动态性能调试方法。
背景技术
[0002] 随着
电机工业的发展，越来越多的伺服驱动系统采用电动代替液压方式。在航天工程的运载火箭领域，伺服系统的体积和重量具有严格的限制，电动伺服系统得到了广泛应用。在大推
力运载火箭中需要大功率电动伺服系统进行
发动机的摇摆控制，要求伺服系统具有高动态响应能力。电动伺服系统主要包括伺服
控制器、
伺服电机、伺服机构、电源、控制及通信
软件等。整个电动伺服系统的工作流程可以描述为：
伺服控制器接收来自上级控制
信号，同时采集反馈数据，经校正、滤波等，通过伺服控制
算法得到当前输出三相
电流，驱动伺服电机进行旋转，传递到伺服机构进行驱动负载装置，反馈数据经过通信
接口传递到上级计算机供
人机交互，电源为伺服控制器和伺服电机提供
能量。大功率电动伺服系统应用在运载火箭上，要求具备高可靠和高响应的要求，且负载通常具有多种非线性组合特性，难以采用仿真建模等方式获得负载的等效模型，且真实运行环境下的
电磁干扰难以估计，伺服系统的性能调试变得尤为困难。
[0003]
专利文献CN108549239A公开了电液
位置伺服系统稳定条件推导方法，其内容包括：(1)根据电液位置伺服系统数学模型和模型信息传递关系，推导出负载位移扰动量与伺服
阀阀芯位移扰动量之间的关系式一；(2)根据电液位置伺服系统位移反馈和控制部分的数学模型，推导出
伺服阀阀芯位移扰动量与负载位移扰动量之间的关系式二；(3)根据关系式一和关系式二分别推导的传递关系，建立位置
闭环系统扰动量的传递
框图；(4)利用波波夫
频率判据，判
定位置闭环控制时的绝对
稳定性；(5)根据波波夫定理，推导出电液位置伺服系统的绝对稳定条件。该专利采用仿真建模等方式获得的等效模型，不能适用于大功率电动伺服系统应用在运载火箭上的情形，显然也未考虑真实运行环境下的电磁干扰。将大功率电动伺服系统应用在运载火箭上，伺服系统的性能调试问题亟需解决。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中的
缺陷，本发明的目的是提供一种适用于伺服系统的动态性能调试方法及系统。
[0005] 根据本发明提供的一种适用于伺服系统的动态性能调试方法，包括：调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤：将控制器与电机连接，将伺服控制器与仿真器相连，编制三相交流电输出程序，在线调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性；确认
传感器的正确性与准确性步骤：编制反馈
采样程序，在线调试实时读取当前反馈采样数据，确认
三相电流传感器、旋转
编码器、反馈电位器的正确性与准确性；确认三相电流与
旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始
角步骤：编制旋转编码器闭环控制程序，在线状态下给定特定的电流，
驱动电机以特定速度运转，确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角；电流环控制步骤：编制电流环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的电流，
修改电流环调节器的比例积分PI系数，使电机具有预定电流环运行特性；确认电机速度解算程序的正确性步骤：编制电机运转速度解算程序，在电流环运行状态下，给定特定的电流使电机匀速运行，使用测速仪测定电机旋转速度，与在线调试观察到的电机旋转速度进行对比，确认电机速度解算程序的正确性；速度环控制步骤：编制速度环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的速度参考值，修改速度环调节器的比例积分PI系数，使电机具有特定的速度环运行特性；位置环控制步骤：将伺服机构与电机装配好，编制位置环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的位置参考值，修改位置环调节器的比例P系数，使伺服系统具有特定的位置环运行特性；实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信步骤：编制参数装订程序和上位机、控制器的通信程序，实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信；使伺服系统具有预定动态响应性能步骤：通过上位机向控制器装订参数，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传电流环、速度环和位置环
跟踪曲线，调节各环PI系数；使负载伺服系统具有预定动态响应性能步骤：将伺服系统与负载装配好，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数。
[0006] 优选地，实现控制指令、参数装订和遥测消息等协议通信步骤包括：编制总线通信程序：编制参数装订程序和上位机和控制器的1553B总线通信程序；所述电机为永磁同步电机。
[0007] 优选地，所述位置环控制步骤包括：位置环控制子步骤：控制器通过1553B总线取得位置控制指令，由反馈电位器经AD转换获得当前伺服机构位置，位置控制指令与位置反馈相减得到位置环误差，位置环误差送入位置环调节器，经过位置环调节器整定过的输出值作为速度环的输入。
[0008] 优选地，所述速度环控制步骤包括：速度环控制子步骤：通过永磁同步电机的旋转角度经过微分器获得速度环的反馈信息，通过与电机轴固定连接的旋转编码器及
解码器获得旋转角度；速度环的输入由位置环的输出得来，与速度环反馈相减后得到速度环误差，速度环误差送入速度环调节器，经过速度环调节器整定过的输出值作为第一电流环的输入。
[0009] 优选地，所述电流环控制步骤包括：电流环控制子步骤：电流环调节器分第一电流环调节器和第二电流环调节器，其中第一电流环的输入来自速度环的输出，第二电流环的输入为0；永磁同步电机的三相电流经过CLARK变换将三相交变电流转换为两相交变电流，两相交变电流和旋转角度经过PARK变换将两相交变电流转变为两相直流电流，即第一反馈电流和第二反馈电流；第一电流环的输入与第一反馈电流相减得到第一电流环误差，经过第一电流环调节器调节后获得第一电流环输出；第二电流环的输入与第二反馈电流相减得到第二电流环误差，经过第二电流环调节器调节后得到第二电流环输出；第一电流环输出和第二电流环输出以及旋转角度经PARK逆变换将两相直流
电压转换为两相交变电压，两相交变电压经过空间矢量算法计算得到当前输出的
三相电压输出占空比信号，三相占空比信号送入驱动
电路，与
母线电压一起提供永磁同步电机所需的三相交变电流。
[0010] 优选地，永磁同步电机通过
丝杠副与伺服机构连接，将永磁同步电机的旋转运动转换为直线运动。
[0011] 优选地，调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤包括：伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接步骤：将伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接，通过CCS界面实现PC机与DSP的JTAG连接；通过CCS，编制三相交流电输出程序。
[0012] 根据本发明提供的一种适用于伺服系统的动态性能调试系统，包括：调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性模
块：将控制器与电机连接，将伺服控制器与仿真器相连，编制三相交流电输出程序，在线调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性；确认传感器的正确性与准确性模块：编制反馈采样程序，在线调试实时读取当前反馈采样数据，确认三相电流传感器、旋转编码器、反馈电位器的正确性与准确性；确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角模块：编制旋转编码器闭环控制程序，在线状态下给定特定的电流，驱动电机以特定速度运转，确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角；电流环控
制模块：编制电流环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的电流，修改电流环调节器的比例积分PI系数，使电机具有预定电流环运行特性；确认电机速度解算程序的正确性模块：编制电机运转速度解算程序，在电流环运行状态下，给定特定的电流使电机匀速运行，使用测速仪测定电机旋转速度，与在线调试观察到的电机旋转速度进行对比，确认电机速度解算程序的正确性；速度环
控制模块：编制速度环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的速度参考值，修改速度环调节器的比例积分PI系数，使电机具有特定的速度环运行特性；位置环控制模块：将伺服机构与电机装配好，编制位置环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的位置参考值，修改位置环调节器的比例(P)系数，使伺服系统具有特定的位置环运行特性；实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信模块：编制参数装订程序和上位机、控制器的通信程序，实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信；使伺服系统具有预定动态响应性能模块：通过上位机向控制器装订参数，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传电流环、速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数；使负载伺服系统具有预定动态响应性能模块：将伺服系统与负载装配好，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数。
[0013] 优选地，实现控制指令、参数装订和遥测消息等协议通信模块包括：编制总线通信程序：编制参数装订程序和上位机和控制器的1553B总线通信程序；所述电机为永磁同步电机；所述位置环控制模块包括：位置环控制子模块：控制器通过1553B总线取得位置控制指令，由反馈电位器经AD转换获得当前伺服机构位置，位置控制指令与位置反馈相减得到位置环误差，位置环误差送入位置环调节器，经过位置环调节器整定过的输出值作为速度环的输入；所述速度环控制模块包括：速度环控制子模块：通过永磁同步电机的旋转角度经过微分器获得速度环的反馈信息，通过与电机轴固定连接的旋转编码器及解码器获得旋转角度；速度环的输入由位置环的输出得来，与速度环反馈相减后得到速度环误差，速度环误差送入速度环调节器，经过速度环调节器整定过的输出值作为第一电流环的输入；所述电流环控制模块包括：电流环控制子模块：电流环调节器分第一电流环调节器和第二电流环调节器，其中第一电流环的输入来自速度环的输出，第二电流环的输入为0；永磁同步电机的三相电流经过CLARK变换将三相交变电流转换为两相交变电流，两相交变电流和旋转角度经过PARK变换将两相交变电流转变为两相直流电流，即第一反馈电流和第二反馈电流；第一电流环的输入与第一反馈电流相减得到第一电流环误差，经过第一电流环调节器调节后获得第一电流环输出；第二电流环的输入与第二反馈电流相减得到第二电流环误差，经过第二电流环调节器调节后得到第二电流环输出；第一电流环输出和第二电流环输出以及旋转角度经PARK逆变换将两相直流电压转换为两相交变电压，两相交变电压经过空间矢量算法计算得到当前输出的三相电压输出占空比信号，三相占空比信号送入驱动电路，与母线电压一起提供永磁同步电机所需的三相交变电流。
[0014] 优选地，永磁同步电机通过丝杠副与伺服机构连接，将永磁同步电机的旋转运动转换为直线运动；调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤包括：伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接步骤：将伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接，通过CCS界面实现PC机与DSP的JTAG连接；通过CCS，编制三相交流电输出程序。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0016] 1、采用三相电流开环输出可以快速验证空间矢量算法的正确性、验证控制器和永磁同步电机的匹配性、验证旋转编码器的输出方向和
精度；
[0017] 2、采用单电流环运行模式可以快速完成永磁同步电机电流环闭环控制，验证电流环反馈采样的精度、验证电机电流控制的稳定性；
[0018] 3、采用速度环运行模式可以快速完成永磁同步电机速度环闭环控制，验证速度解算的精度、验证电机速度控制的稳定性；
[0019] 4、采用位置环运行模式可以快速完成伺服系统位置环闭环控制，验证反馈电位器的采样精度、验证伺服系统位置环运行极性、验证伺服系统控制的稳定性；
[0020] 5、采用参数装订可以快速将PI系数等进行在线修改；
[0021] 6、采用控制指令+遥测消息模式可以给对伺服系统进行扫频测试，并将各个需要观测的参量进行图形显示；
[0022] 7、在带载条件下的调试可以在最真实的环境下进行调试，减少仿真环节，可以将大功率电磁环境包络在内，系统的各项参数最准确，此时可以获得最优的伺服系统动态性能。
附图说明
[0023] 通过阅读参照以下附图对非限制性
实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0024] 图1为本发明的流程示意图
[0025] 图2为本发明实施例中的伺服系统原理框图
[0026] 图3为本发明实施例中的伺服系统控制算法框图
[0027] 图4为本发明实施例中的伺服系统调试
流程图[0028] 图5为本发明实施例中的伺服系统扫频位置环响应曲线图
[0029] 图6为本发明实施例中的伺服系统扫频速度环响应曲线图
[0030] 图7为本发明实施例中的伺服系统扫频电流环响应曲线图
具体实施方式
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0032] 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，根据本发明提供的一种适用于伺服系统的动态性能调试方法，包括：调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤：将控制器与电机连接，将伺服控制器与仿真器相连，编制三相交流电输出程序，在线调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性；确认传感器的正确性与准确性步骤：编制反馈采样程序，在线调试实时读取当前反馈采样数据，确认三相电流传感器、旋转编码器、反馈电位器的正确性与准确性；确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角步骤：编制旋转编码器闭环控制程序，在线状态下给定特定的电流，驱动电机以特定速度运转，确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角；所述驱动电机以特定速度运转即驱动电机以慢速运转；
[0033] 电流环控制步骤：编制电流环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的电流，修改电流环调节器的比例积分PI系数，使电机具有预定电流环运行特性，且能平稳正常运转；确认电机速度解算程序的正确性步骤：编制电机运转速度解算程序，在电流环运行状态下，给定特定的电流使电机匀速运行，使用测速仪测定电机旋转速度，与在线调试观察到的电机旋转速度进行对比，确认电机速度解算程序的正确性；速度环控制步骤：编制速度环闭环程序，在线调试状态下，给定一定的速度参考值，修改速度环调节器的比例积分PI系数，使电机具有一定的速度环运行特性，且能平稳正常运转；位置环控制步骤：将伺服机构与电机装配好，编制位置环闭环程序，在线调试状态下，给定一定的位置参考值，修改位置环调节器的比例(P)系数，使伺服系统具有一定的位置环运行特性，且能平稳正常运转；实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信步骤：编制参数装订程序和上位机、控制器的通信程序，实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信；使伺服系统具有预定动态响应性能步骤：通过上位机向控制器装订参数，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传电流环、速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数；使负载伺服系统具有预定动态响应性能步骤：将伺服系统与负载装配好，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数。其中，所述的特定地电流可以为一的IQ电流。该大功率电动伺服系统动态性能调试方法能减少测试设备、降低调试成本，通过分别对电流环，速度环和位置环的响应能力的调试，能快速测量和提升伺服系统的动态性能，大幅减少调试时间。
[0034] 实现控制指令、参数装订和遥测消息等协议通信步骤包括：编制总线通信程序：编制参数装订程序和上位机和控制器的1553B总线通信程序；所述电机为永磁同步电机。
[0035] 所述位置环控制步骤包括：位置环控制子步骤：控制器通过1553B总线取得位置控制指令，由反馈电位器经AD转换获得当前伺服机构位置，位置控制指令与位置反馈相减得到位置环误差，位置环误差送入位置环调节器，经过位置环调节器整定过的输出值作为速度环的输入。
[0036] 所述速度环控制步骤包括：速度环控制子步骤：通过永磁同步电机的旋转角度经过微分器获得速度环的反馈信息，通过与电机轴固定连接的旋转编码器及解码器获得旋转角度；速度环的输入由位置环的输出得来，与速度环反馈相减后得到速度环误差，速度环误差送入速度环调节器，经过速度环调节器整定过的输出值作为第一电流环的输入。
[0037] 所述电流环控制步骤包括：电流环控制子步骤：电流环调节器分第一电流环调节器和第二电流环调节器，其中第一电流环的输入来自速度环的输出，第二电流环的输入为0。永磁同步电机的三相电流经过CLARK变换将三相交变电流转换为两相交变电流，两相交变电流和旋转角度经过PARK变换将两相交变电流转变为两相直流电流，即第一反馈电流和第二反馈电流；第一电流环的输入与第一反馈电流相减得到第一电流环误差，经过第一电流环调节器调节后获得第一电流环输出；第二电流环的输入与第二反馈电流相减得到第二电流环误差，经过第二电流环调节器调节后得到第二电流环输出；第一电流环输出和第二电流环输出以及旋转角度经PARK逆变换将两相直流电压转换为两相交变电压，两相交变电压经过空间矢量算法计算得到当前输出的三相电压输出占空比信号，三相占空比信号送入驱动电路，与母线电压一起提供永磁同步电机所需的三相交变电流。
[0038] 永磁同步电机通过丝杠副与伺服机构连接，将永磁同步电机的旋转运动转换为直线运动。
[0039] 调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤包括：伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接步骤：将伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接，通过CCS界面实现PC机与DSP的JTAG连接；通过CCS，编制三相交流电输出程序。具体的，在一个实施例中，将控制器与永磁同步电机连接，接通控制器与电源，将伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接，通过TI公司的CCS界面实现PC机与DSP的JTAG连接。通过CCS，编制三相交流电输出程序，在线调试确认控制器与永磁同步电机匹配性和电机三相的正确性。
[0040] 具体地，在一个实施例中，如图2所示伺服系统原理框图，伺服系统包含控制器、永磁同步电机、伺服机构、反馈电位器、旋转编码器、电源，其中控制器内包含有
微处理器、旋转解码器、电流传感器、电压传感器和相应的AD数字转换芯片等。其中伺服控制算法和软件运行于控制器内，接收来自上位机的指令消息，执行伺服系统控制算法计算驱动永磁同步电机旋转，并将规定的信息遥测上传至上位机。
[0041] 为了满足调试需求，需要一台PC设备进行伺服系统前期软件研制和伺服系统功能、性能调试。在后期需要将伺服系统与负载进行对接，在实际环境下进行伺服系统性能调试和系统参数的确定，以达到伺服系统性能达到指标要求。
[0042] 如图3伺服系统控制算法框图表明，伺服系统采用三闭环控制算法，分别为位置环、速度环、电流环，其中电流环分为iq电流环和id电流环。
[0043] 位置环控制过程：控制器通过1553B总线取得位置控制指令，当前伺服机构位置由反馈电位器15经AD转换而来，位置控制指令与位置反馈相减得到位置环误差，位置环误差送入位置环调节器1，经过位置环调节器整定过的输出值作为速度环的输入。
[0044] 速度环控制过程：速度环的反馈信息通过永磁同步电机14的旋转角度经过微分器9得来，旋转角度通过与电机轴固定的旋转编码器13及解码器12得来。速度环的输入由位置环的输出得来，与速度环反馈相减后得到速度环误差，速度环误差送入速度环调节器2，经过速度环调节器整定过的输出值作为iq电流环的输入。
[0045] 电流环控制过程，电流环调节器分iq电流环调节器3和id电流环调节器4，其中iq电流环的输入来自速度环的输出，id电流环的输入为0。永磁同步电机的三相电流经过CLARK变换11将三相交变电流转换为两相交变电流，两相交变电流和旋转角度θ经过PARK变换10将两相交变电流转变为两相直流电流，即反馈电流iq和id。iq电流环的输入与反馈电流iq相减得到iq电流环误差，经过iq电流环调节器3调节后得到iq电流环输出uq。id电流环的输入与反馈电流id相减得到id电流环误差，经过id电流环调节器4调节后得到id电流环输出ud。
[0046] iq电流环输出uq和id电流环输出ud以及旋转角度θ经PARK逆变换5将两相直流电压转换为两相交变电压，即交变电压uα和uβ。两相交变电压经过空间矢量算法6计算得到当前输出的三相(全桥六路)电压输出占空比信号。三相占空比信号送入驱动电路7，与母线电压8一起提供永磁同步电机14所需的三相交变电流。
[0047] 永磁同步电机14通过丝杠副与伺服机构16连接，将永磁同步电机的旋转运动转换为直线运动，从而带动负载运动。
[0048] 大功率电动伺服系统动态性能调试过程分为功能调试和性能调试，如图4所示。下面进行调试过程。
[0049] 首先进行的是功能调试：
[0050] 1、
硬件条件准备：伺服控制器与永磁同步电机通过线缆连接，伺服控制器与PC机通过DSP仿真器进行JTAG连接，伺服控制器通弱电，CCS与DSP建立连接；
[0051] 2、编制永磁同步电机开、闭环运行程序：基于CCS编制永磁同步电机控制程序，包含CLARK变换算法、PARK变换算法、速度解算算法、PARK逆变换算法、空间矢量计算SVPWM算法、PID调节调节器算法、速度生成算法，按照调试步骤进行分支，没进行一项调试进入一个分支执行响应算法。
[0052] 3、给定转速和固定占空比：输入一个较低的转速参考值给速度生成算法，输出一个转角
锯齿波作为当前三相电流空间旋转角度。输入一个与周期值相匹配的占空比值，使得当前三相电流空间旋转矢量有一个与输入值相匹配的幅度值。
[0053] 4、验证控制器和永磁同步电机三相的正确性：将强电电源调整至一个较低的电压输出，接通电源，使能调试分支算法执行程序。调整速度参考值与占空比值，判断永磁同步电机的响应是否正常。
[0054] 5、编制反馈
数据采集程序：反馈数据采集采用采用AD采集芯片和RD(解码器12)采集芯片进行，按照芯片给定时序，在三相
驱动桥臂全关闭状态下启动采样，执行
模数转换，此时反馈数据跳动最小。
[0055] 6、使永磁同步电机开环运转：在开环状态下执行永磁同步电机控制算法，并执行反馈数据采集程序。
[0056] 7、搭建CCS在线调试环境，图形显示各变量：利用CCS内嵌Graph功能，将需要观测的变量进行图形显示，验证旋转编码器和电流、电压及反馈采样的正确性。
[0057] 8、标定三相电流零位漂移、速度计算算法：由于电流传感器存在零位漂移的特性，利用7中的图形显示方法对电流的零漂进行标定，参与后续计算。同时验证速度解算算法的正确性与精度。
[0058] 9、电流环闭环调试：修改程序使其工作于电流环闭环运行分支，给定固定的运转速度，使其工作于电流闭环、速度开环运行状态。
[0059] 10、修正电流环参数，保证电机电流跟踪：修改电流环的PI调节器参数，包含iq电流环和id电流环参数，使电机的电流环输入与输出具有良好的跟踪特性，具有较好的电流响应性能。
[0060] 11、速度环闭环调试：修改程序使其工作于速度环闭环运行分支，可以给定不同的运转速度。
[0061] 12、修正速度环参数，保证电机速度跟踪：修改速度环的PI调节器参数，使电机的速度环输入与输出具有良好的跟踪特性，具有较好的速度响应性能。
[0062] 13、永磁同步电机与伺服机构、电位器装配：永磁同步电机与伺服机构进行装配，并安装电位器，电位器随伺服机构伸缩杆伸长或者缩短，
输出电压信号执行位移测量。
[0063] 14、位置环闭环调试：修改程序使其工作于位置环闭环运行分支，可以给定不同的位置输入。
[0064] 15、修正位置环参数，保证伺服机构
位置跟踪：修改位置环的PI调节器参数，使伺服机构的位置环环输入与输出具有良好的跟踪特性，具有较好的位置响应性能。
[0065] 16、修正三环参数，保证系统具备一定
刚度：由于三环调试过程中各环参数独立调节，需进一步修正三环参数，是整个伺服系统具有一定的刚度和响应特性。
[0066] 然后进行的是性能调试：
[0067] 17、装配伺服系统与负载：为了在最真实的状态下调试系统性能，需要伺服系统与负载实现对接，此时系统的负载环境和电磁环境(特别是在大功率情况输出下)最为真实，可以使系统调试最快速并且性能达到最优。
[0068] 18、添加参数装订程序与上位机测试程序：为了便于实现三环参数的修改需要在伺服控制器软件内增加参数读取和存储程序，同时在上位机测试程序里增加位置扫频指令输出、参数装订程序、遥测数据读取并绘图功能程序。
[0069] 19、进行位置环扫频，实时读取遥测数据：以每1毫秒为周期用上位机向伺服系统发送扫频位置指令，并实时读取遥测数据，同时将数据保存在
硬盘内。
[0070] 20、绘制三环扫频响应曲线：由于位置环的指令为正弦曲线，此时速度环和电流环iq电流都为三角函数曲线，利用上位机曲线绘制功能，将三环的输入输出分别绘制曲线。
[0071] 21、调整电流环参数，保证电流环响应跟踪：关注电流环的输入与输出曲线，重新装订电流环参数，保证电流环输出与电流环输入严格跟踪，如图7所示。
[0072] 22、调整速度环参数，保证速度环响应跟踪：关注速度环的输入与输出曲线，重新装订速度环参数，保证速度环输出与速度环输入良好跟踪，如图6所示。
[0073] 23、调整位置环参数，保证位置环响应跟踪：关注位置环的输入与输出曲线，重新装订位置环参数，保证位置环输出与位置环输入实现跟踪，如图5所示。
[0074] 24、逐步提高扫频频率，修正三环参数：完成21-22步骤过程后，提高扫频频率，重新执行21-22步骤。
[0075] 25、达到指标要求，结束调试：通过21-24的逐步提高扫频频率过程，多次
迭代，使位置环响应要求达到系统要求指标后，固话系统参数，结束系统调试过程。
[0076] 本领域技术人员可以将本发明提供的适用于伺服系统的动态性能调试方法，理解为本发明提供的适用于伺服系统的动态性能调试系统的一个实施例。即，所述适用于伺服系统的动态性能调试系统可以通过执行所述适用于伺服系统的动态性能调试方法的步骤流程实现。
[0077] 根据本发明提供的一种适用于伺服系统的动态性能调试系统，包括：调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性模块：将控制器与电机连接，将伺服控制器与仿真器相连，编制三相交流电输出程序，在线调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性；确认传感器的正确性与准确性模块：编制反馈采样程序，在线调试实时读取当前反馈采样数据，确认三相电流传感器、旋转编码器、反馈电位器的正确性与准确性；确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角模块：编制旋转编码器闭环控制程序，在线状态下给定特定的电流，驱动电机以特定速度运转，确认三相电流与旋转编码器的匹配性以及旋转编码器的初始角；电流环控制模块：编制电流环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的电流，修改电流环调节器的比例积分PI系数，使电机具有预定电流环运行特性；确认电机速度解算程序的正确性模块：编制电机运转速度解算程序，在电流环运行状态下，给定特定的电流使电机匀速运行，使用测速仪测定电机旋转速度，与在线调试观察到的电机旋转速度进行对比，确认电机速度解算程序的正确性；速度环控制模块：编制速度环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的速度参考值，修改速度环调节器的比例积分PI系数，使电机具有特定的速度环运行特性；位置环控制模块：将伺服机构与电机装配好，编制位置环闭环程序，在线调试状态下，给定特定的位置参考值，修改位置环调节器的比例P系数，使伺服系统具有特定的位置环运行特性；实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信模块：编制参数装订程序和上位机、控制器的通信程序，实现控制指令、参数装订和遥测消息协议通信；使伺服系统具有预定动态响应性能模块：通过上位机向控制器装订参数，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传电流环、速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数；使负载伺服系统具有预定动态响应性能模块：将伺服系统与负载装配好，向伺服系统发送位置环正弦扫描信号，并通过遥测消息回传速度环和位置环跟踪曲线，调节各环PI系数。
[0078] 实现控制指令、参数装订和遥测消息等协议通信模块包括：编制总线通信程序：编制参数装订程序和上位机和控制器的1553B总线通信程序；所述电机为永磁同步电机；所述位置环控制模块包括：位置环控制子模块：控制器通过1553B总线取得位置控制指令，由反馈电位器经AD转换获得当前伺服机构位置，位置控制指令与位置反馈相减得到位置环误差，位置环误差送入位置环调节器，经过位置环调节器整定过的输出值作为速度环的输入；所述速度环控制模块包括：速度环控制子模块：通过永磁同步电机的旋转角度经过微分器获得速度环的反馈信息，通过与电机轴固定连接的旋转编码器及解码器获得旋转角度；速度环的输入由位置环的输出得来，与速度环反馈相减后得到速度环误差，速度环误差送入速度环调节器，经过速度环调节器整定过的输出值作为第一电流环的输入；所述电流环控制模块包括：电流环控制子模块：电流环调节器分第一电流环调节器和第二电流环调节器，其中第一电流环的输入来自速度环的输出，第二电流环的输入为0。永磁同步电机的三相电流经过CLARK变换将三相交变电流转换为两相交变电流，两相交变电流和旋转角度经过PARK变换将两相交变电流转变为两相直流电流，即第一反馈电流和第二反馈电流；第一电流环的输入与第一反馈电流相减得到第一电流环误差，经过第一电流环调节器调节后获得第一电流环输出；第二电流环的输入与第二反馈电流相减得到第二电流环误差，经过第二电流环调节器调节后得到第二电流环输出；第一电流环输出和第二电流环输出以及旋转角度经PARK逆变换将两相直流电压转换为两相交变电压，两相交变电压经过空间矢量算法计算得到当前输出的三相电压输出占空比信号，三相占空比信号送入驱动电路，与母线电压一起提供永磁同步电机所需的三相交变电流。
[0079] 所述电机为永磁同步电机；永磁同步电机通过丝杠副与伺服机构连接，将永磁同步电机的旋转运动转换为直线运动；调试确认伺服控制器与电机匹配性和电机三相的正确性步骤包括：伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接步骤：将伺服控制器与PC机通过DSP仿真器连接，通过CCS界面实现PC机与DSP的JTAG连接；通过CCS，编制三相交流电输出程序。
[0080] 本发明采用三相电流开环输出可以快速验证空间矢量算法的正确性、验证控制器和永磁同步电机的匹配性、验证旋转编码器的输出方向和精度；采用单电流环运行模式可以快速完成永磁同步电机电流环闭环控制，验证电流环反馈采样的精度、验证电机电流控制的稳定性；采用速度环运行模式可以快速完成永磁同步电机速度环闭环控制，验证速度解算的精度、验证电机速度控制的稳定性；采用位置环运行模式可以快速完成伺服系统位置环闭环控制，验证反馈电位器的采样精度、验证伺服系统位置环运行极性、验证伺服系统控制的稳定性；采用参数装订可以快速将PI系数等进行在线修改；采用控制指令+遥测消息模式可以给对伺服系统进行扫频测试，并将各个需要观测的参量进行图形显示；在带载条件下的调试可以在最真实的环境下进行调试，减少仿真环节，可以将大功率电磁环境包络在内，系统的各项参数最准确，此时可以获得最优的伺服系统动态性能。
[0081] 本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、单元以
逻辑门、
开关、
专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式
微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、单元、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、单元视为既可以是实现方法的软件单元又可以是硬件部件内的结构。
[0082] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本
申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
