【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多電機同步控制，尤其涉及一種雙永磁同步電機同速同相控制系統及其控制方法。
技術介紹
1、隨著制造業不斷發展，齒輪在強度、硬度、耐磨及傳動噪聲等需求不斷提高，傳統軟齒面已無法滿足需求。而高質量精密硬齒面齒輪因具有減輕設備重量、小型化齒輪傳動系統、提高機器承載能力、降低傳動噪音等優點，現已被廣泛應用于汽車、航空航天、機床、儀表儀器等行業。相較于磨削加工，珩齒不僅可以用于對齒面進行光整，改善修正齒面的加工誤差、齒面紋理，還能實現高效率、大余量切除，已成為淬火后的硬齒面齒輪的精加工工序代替磨削。
2、珩齒加工過程中，珩磨輪與被珩工件齒輪需保持嚴格的嚙合關系，兩個近似于一對空間交錯軸斜齒輪呈無側隙嚙合，通過珩磨輪突出的磨粒與齒面接觸點處的相對滑擦速度達到工件齒面材料的去除。珩齒加工精度不僅取決于刀具運動軌跡的輪廓精度，還直接受到珩磨輪和工件齒輪運動之間的同步精度影響。
3、然而，現有的雙電機同步控制技術通常僅關注單一的相位同步或轉速同步，在珩齒加工中，傳統雙電機驅動系統往往難以同時實現珩磨輪和工件齒輪之間速度和相位的精確同步。當電機的轉速不同步時，珩磨輪與工件齒輪之間的嚙合速度和相對滑擦速度會發生波動，導致磨粒與齒面接觸不均勻，從而使引發打齒現象；當電機的相位不同步時，珩磨輪與工件齒輪的嚙合角度和相對位置會發生偏移，導致齒輪嚙合不穩定或過度磨損。
4、綜上所述，轉速與相位的不同步會導致加工誤差的逐步累積，從而嚴重影響齒輪的幾何精度。這些同步性問題不僅降低了齒面質量，還可能導致齒輪傳動系統的
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供一種雙永磁同步電機同速同相控制系統及其控制方法，采用pi控制算法以及交叉耦合控制結構，通過將角度誤差進行優化得到轉速補償值，確保雙電機在負載變化的情況下依然保持速度與相位的跟蹤同步，使珩磨輪與工件齒輪保持穩定的嚙合關系，從而提升珩齒加工精度和齒面質量。
2、本專利技術實施例解決其技術問題所采用的技術方案是：
3、一種雙永磁同步電機同速同相控制系統，由兩個單電機雙閉環矢量控制系統及同步控制器以交叉耦合結構形式構成，其中：
4、所述單電機雙閉環矢量控制系統，包括電機及轉速外環、電流內環，其中轉速調節器asr和電流調節器acr均為pi控制器；所述電機上安裝有編碼器，所述編碼器獲取電機運行過程中輸出的實際電角度以及實際轉速值；
5、所述同步控制器用于基于兩個電機之間的相位角度同步誤差計算出轉速補償值分別輸出至兩個所述單電機雙閉環矢量控制系統中的轉速調節器asr進行一正一負的反饋補償。
6、較優地，所述單電機雙閉環矢量控制系統中：
7、令系統輸入為給定轉速n*，n*相較于實際轉速值n的偏差值n*-n經過轉速環pi調節器后，輸出q軸定子電流分量給定值iq*；iq*相較于q軸電流分量實際值iq的偏差值iq*-iq經過q軸電流pi調節器后，輸出q軸分量的給定電壓uq*；d軸定子電流分量給定值id*(id*＝0)相較于d軸定子電流分量實際值id的偏差值id*-id經過d軸電流pi調節器后，輸出d軸定子電壓分量的給定值ud*；
8、uq*與ud*經過反park變換后得到定子電壓在α、β軸上面的分量給定值uα*、uβ*；uα*、uβ*經過svpwm調制后得到pwm信號；所述pwm信號輸入逆變器，用于控制逆變器中晶閘管通斷，來控制電機運行；
9、所述逆變器輸出至電機的三相電流信號ia、ib、ic依次經clarke變換、park變換后輸出電流id、iq；
10、所述編碼器將獲取到的實際電角度θe傳輸至park變換器、反park變換器，將實際轉速值n輸出至所述轉速環pi調節器用于偏差計算。
11、較優地，令兩個所述單電機雙閉環矢量控制系統的輸入均為給定轉速均為nref，定義兩個電機之間的相位角度同步誤差δθ的表達式為：
12、θe1＝θ1*pn????(1)
13、θe2＝θ2*pn????(2)
14、
15、其中，θe1、θe2分別為第一電機、第二電機的實際電角度，pn為極對數；θ1、θ2分別為第一電機及第二電機的實際機械角度，為利用mod函數將θ1、θ2對2ρ進行取余后再進行角度單位轉換的計算結果；
16、同步控制器包含角度誤差轉化模塊和交叉耦合pi控制器；
17、其中，所述角度誤差轉化模塊用于利用判定算法將輸入的δθ轉換為(-180°,180°)的同步補償值δθcomp，δθcomp轉換表達式為：
18、
19、將同步補償值δθcomp輸入所述交叉耦合pi控制器，所述交叉耦合pi控制器輸出轉速補償值δe反饋到兩個所述單電機雙閉環矢量控制系統中的轉速環pi調節器，其中，對所述第一電機的轉速pi調節器做負反饋，對所述第二電機的轉速pi調節器做正反饋。
20、較優地，在所述雙永磁同步電機同速同相控制系統的啟動階段：
21、若兩電機存在初始相位差，即δθ≠0，在啟動后兩電機平穩運行且實際轉速均達到給定值nref時啟動同步控制器；系統通過單電機的雙閉環反饋并結合雙電機耦合反饋環的微調使兩電機轉速逐漸收斂至給定值，當轉速同步誤差積分等于δθ時，完成了相位的追趕，兩電機轉速均恢復到給定值，相位同步誤差δθ同時收斂至0，實現轉速與相位同時同步，即進入平穩運行階段，δθ＝0。
22、本專利技術提供一種雙永磁同步電機同速同相控制系統的控制方法，實施主體為前述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，步驟包括：
23、步驟s1，啟動雙永磁同步電機同速同相控制系統；
24、步驟s2，兩電機上編碼器獲取電機運行過程中輸出的實際機械角度θ1、θ2，并進一步計算出第一電機與第二電機之間的相位同步誤差δθ；
25、步驟s3，判斷所述相位同步誤差δθ是否滿足δθ≠0；若判斷結果為是，則繼續執行步驟s4；若判斷結果為否，則返回執行步驟s2；
26、步驟s4，在兩電機平穩運行且速度達到給定值后啟動同步控制器；
27、步驟s5，所述同步控制器根據δθ計算出同步補償值δθcomp，通過交叉耦合pi控制器輸出轉速補償值δe反饋到兩個所述單電機雙閉環矢量控制系統中的轉速環pi調節器；其中，對所述第一電機的轉速pi調節器做負反饋，對所述第二電機的轉速pi調節器做正反饋。
28、較優地，所述單電機雙閉環矢量控制系統中：
29、令系統輸入為給定轉速n*，n*相較于實際轉速值n的偏差值n*-n經過轉速環pi調節器后，輸出q軸定子電流分量給定值iq*；iq*相較于q軸電流分量實際值iq的偏差值iq*-iq經過q軸電流pi調節器后，輸出q軸分量的給定電壓uq*；d軸定子電流分量給定值id*(id*＝0)相較于d軸定子電流分量實際值id的偏差值本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，由兩個單電機雙閉環矢量控制系統及同步控制器以交叉耦合結構形式構成，其中：
2.如權利要求1所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，所述單電機雙閉環矢量控制系統中：
3.如權利要求2所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于：
4.如權利要求3所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，在所述雙永磁同步電機同速同相控制系統的啟動階段：
5.一種雙永磁同步電機同速同相控制系統的控制方法，其特征在于，實施主體為權利要求1-4任一項所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，步驟包括：
6.如權利要求5所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統的控制方法，其特征在于，所述步驟S2相位同步誤差Δθ的計算式為：
7.如權利要求6所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統的控制方法，其特征在于，所述步驟S5中Δθcomp的轉換表達式為：
【技術特征摘要】
1.一種雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，由兩個單電機雙閉環矢量控制系統及同步控制器以交叉耦合結構形式構成，其中：
2.如權利要求1所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，所述單電機雙閉環矢量控制系統中：
3.如權利要求2所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于：
4.如權利要求3所述的雙永磁同步電機同速同相控制系統，其特征在于，在所述雙永磁同步電機同速同相控制系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高陽，汪浩陽，蘇杰，周建聰，梁園，王富偉，劉洋，
申請(專利權)人：北方民族大學，
類型：發明
國別省市：
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