专利汇可以提供一种用于伺服驱动器的能耗制动装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于伺服 驱动器 的 能耗 制动 装置及方法,包括 电流 采样 模 块 、转速输出模块、惯量识别模块和制动控制单元;所述电流采样模块用于检测流过制动 电阻 R的电流 信号 Ir并输出到所述制动控制单元;所述转速输出模块用于输出伺服 电机 的运行转速ωs和给定转速ωref;所述惯量识别环节用于获得 伺服电机 当前的 转动惯量 Js;所述制动控制单元根据控制 算法 预先计算得出回馈 能量 ΔW,并在制动过程中实时通过制动电阻上流过的电流信号Ir计算制动耗能ΔWf,通过反馈控制环节使回馈能量ΔW和制 动能 量ΔWf相等,从而实现能耗制动的过程。,下面是一种用于伺服驱动器的能耗制动装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:包括电流采样模块、转速输出模块、惯量识别模块和制动控制单元;
所述电流采样模块包括检测电阻Rs、电阻R1、电阻R2、电阻R3和运放OP1,其中检测电阻Rs与制动电阻R和IGBT器件相串联,用于检测流过制动电阻R的电流信号Ir,电阻R1、R2、R3和运放OP1构成同相放大电路,将电流信号Ir放大采样后输出到所述制动控制单元;
所述转速输出模块用于输出伺服电机的运行转速ωs和给定转速ωref;
所述惯量识别环节用于获得伺服电机当前的转动惯量Js;
所述制动控制单元根据控制算法预先计算得出回馈能量ΔW,并在制动过程中实时通过制动电阻上流过的电流信号Ir计算制动耗能ΔWf,通过反馈控制环节使回馈能量ΔW和制动能量ΔWf相等,从而实现能耗制动的过程。
2.根据权利要求1所述的用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:所述回馈能量ΔW的计算方法为:
根 据当 前 转速 和 目 标转 速 计 算回 馈 能 量的 一 个 取值 ΔW1,ΔW1=
0.5×Js×(ωs^2-ωref^2);
根据伺服控制器内部的矢量控制算法中的电压和电流变量计算回馈能量的另一个取值ΔW2,ΔW2=Uref×Iref×Tr,式中Uref和Iref为伺服控制器内部的矢量控制算法中的电压和电流变量值,Tr为Uref矢量作用的时间;
将ΔW1和ΔW2加权处理后得到回馈能量ΔW,ΔW=K1×ΔW1+K2×ΔW2,式中K1和K2为加权系数,K1>0,K2>0,K1+K2=1。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:所述制动控制单元启动能耗制动的导通时间由ΔT=ΔW×(Ra/(U^2))确定,其中Ra=R+Rs,式中R为制动电阻阻值,Rs为采样电阻阻值,U为工作电压。
4.根据权利要求3所述的用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:所述制动控制单元中还设置有启动能耗制动的最小导通时间ΔTmin,其中当计算得到的启动能耗制动的导通时间ΔT小于或等于最小导通时间ΔTmin时,不启动能耗制动。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:所述制动控制单元通过控制IGBT器件的开关来启动或者关闭能耗制动。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于伺服驱动器的能耗制动装置,其特征在于:所述制动控制单元的控制算法采用PID控制算法,其公式为
其中,Kp为比例增益,与调节比例度p互为倒数;TI为积分时间常数,决定积分作用的强弱;TD为微分时间常数,决定微分作用的强弱;TS为数字控制系统采样周期;en为第n次采样的偏差,MVn为控制输出,MV0为初始控制输出。
7.一种用于伺服驱动器的能耗制动方法,其特征在于包括如下步骤;
电流采样步骤,检测流过制动电阻R的电流信号Ir,将电流信号Ir放大采样后输出到制动控制单元;
转速采集步骤,向制动控制单元输出伺服电机的运行转速ωs和给定转速ωref;
惯量采集步骤,向制动控制单元输出伺服电机当前的转动惯量Js;
能耗制动控制步骤,所述制动控制单元根据控制算法预先计算得出回馈能量ΔW,并在制动过程中实时通过制动电阻上流过的电流信号Ir计算制动耗能ΔWf,通过反馈控制环节使回馈能量ΔW和制动能量ΔWf相等,从而实现能耗制动的过程。
8.根据权利要求7所述的用于伺服驱动器的能耗制动方法,其特征在于:所述回馈能量ΔW的计算方法为:
根据 当 前 转速 和 目 标转 速 计 算回 馈 能 量的 一 个 取值ΔW1,ΔW1 =
0.5×Js×(ωs^2-ωref^2);
根据伺服控制器内部的矢量控制算法中的电压和电流变量计算回馈能量的另一个取值ΔW2,ΔW2=Uref×Iref×Tr,式中Uref和Iref为伺服控制器内部的矢量控制算法中的电压和电流变量值,Tr为Uref矢量作用的时间;
将ΔW1和ΔW2加权处理后得到回馈能量ΔW,ΔW=K1×ΔW1+K2×ΔW2,式中K1和K2为加权系数,K1>0,K2>0,K1+K2=1。
9.根据权利要求7-8中任意一项所述的用于伺服驱动器的能耗制动方法,其特征在于:所述制动控制单元启动能耗制动的导通时间由ΔT=ΔW×(Ra/(U^2))确定,其中Ra=R+Rs,式中R为制动电阻阻值,Rs为采样电阻阻值,U为工作电压;所述制动控制单元中还设置有启动能耗制动的最小导通时间ΔTmin,其中当计算得到的启动能耗制动的导通时间ΔT小于或等于最小导通时间ΔTmin时,不启动能耗制动。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的用于伺服驱动器的能耗制动方法,其特征在于:所述制动控制单元的控制算法采用PID控制算法,其公式为
其中,Kp为比例增益,与调节比例度p互为倒数;TI为积分时间常数,决定积分作用的强弱;TD为微分时间常数,决定微分作用的强弱;TS为数字控制系统采样周期;en为第n次采样的偏差,MVn为控制输出,MV0为初始控制输出。
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