阅读说明：本技术 一种液压泵永磁电机转速调量抑制系统 (Hydraulic pump permanent magnet motor rotating speed regulating amount inhibition system ) 是由 刘兴林 况清龙 陈原野 于 2019-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液压泵永磁电机转速调量抑制系统,包括速度调节器、电流调节器、液压电动泵和永磁同步电机；所述速度调节器的输出端分别与电流调节器和永磁同步电机电性相连,所述永磁同步电机的输出端与液压电动泵电性相连,所述电流调节器的输出端电性连接有转矩电流反馈计算电路,转矩电流反馈计算电路的输出端电性连接有控制器。本发明能够对电流环进行前馈控制,同时采用一阶惯性环节,对内部转速指令进行处理,在液压电动泵启动过程中,抑制转速的超调量,消除过转速对液压电动泵寿命的影响,降低压力稳定时间,提高控制系统的鲁棒性。(The invention discloses a hydraulic pump permanent magnet motor rotating speed regulating quantity inhibition system, which comprises a speed regulator, a current regulator, a hydraulic electric pump and a permanent magnet synchronous motor, wherein the speed regulator is connected with the current regulator; the output end of the speed regulator is electrically connected with the current regulator and the permanent magnet synchronous motor respectively, the output end of the permanent magnet synchronous motor is electrically connected with the hydraulic electric pump, the output end of the current regulator is electrically connected with the torque current feedback calculation circuit, and the output end of the torque current feedback calculation circuit is electrically connected with the controller. The invention can perform feedforward control on the current loop, simultaneously adopts a first-order inertia link to process an internal rotating speed instruction, inhibits the overshoot of the rotating speed in the starting process of the hydraulic electric pump, eliminates the influence of the over-rotating speed on the service life of the hydraulic electric pump, reduces the pressure stabilization time and improves the robustness of a control system.)

一种液压泵永磁电机转速调量抑制系统

技术领域

本发明涉及液压电动泵转速超调量控制系统技术领域，具体为一种液压泵永磁电机转速调量抑制系统。

背景技术

液压电动泵组件一般由驱动电机控制器和柱塞泵组成，为保证柱塞泵的设计寿命，柱塞泵必须运行在设计转速以下；负载突变是柱塞泵的典型工况，采用PID控制的电机控制器的控制软件中，控制环路需具有足够的控制带宽，才能保证系统的稳定性。

但是，控制环路的响应速度和转速超调量是一对矛盾体，在启动过程中和负载突变过程中，过高的正向转速超调量，会导致柱塞泵超转速运行，导致柱塞泵寿命损失，液压电动泵组件的首翻期缩短，飞机的维护成本增加；过高的负向超调，引起液压系统压力的负向脉动，压力稳定时间变长，液压系统的鲁棒性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压泵永磁电机转速调量抑制系统，以解决上述背景技术中提出的压力稳定时间变长，液压系统鲁棒性下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括速度调节器、电流调节器、液压电动泵和永磁同步电机；所述速度调节器的输出端分别与电流调节器和永磁同步电机电性相连，所述永磁同步电机的输出端与液压电动泵电性相连，所述电流调节器的输出端电性连接有转矩电流反馈计算电路，转矩电流反馈计算电路的输出端电性连接有控制器；所述控制器的输出端连接有一阶惯性环节，所述一阶惯性环节与速度调节器相连接。

优选的，所述一阶惯性环节的传递函数为1/（1+Ts），一阶惯性环节用于抑制永磁同步电机的转速超调量。

优选的，所述转矩电流反馈计算电路包括运算放大器和电阻，转矩电流反馈计算电路用于计算永磁同步电机的转矩电流并将转矩电流反馈给控制器。

优选的，所述液压电动泵的输出端电性连接有油压传感器，该油压传感器的输出端与电流调节器的输入端电性相连。

优选的，所述电流调节器采用ZT-03C型、ZX5-315型调节器中的任意一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明能够通过油压传感器采集泵后压力反馈，利用压力微分，对电流环进行前馈控制，同时采用一阶惯性环节，对内部转速指令进行处理，在液压电动泵启动过程中和负载突变过程中，抑制转速的超调量，在保证控制环路具有足够响应速度的条件下，消除过转速对液压电动泵寿命的影响，降低压力稳定时间，提高控制系统的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明转速超调量抑制系统控制框图；

图2为本发明转速超调量抑制系统控制原理图；

图3为本发明转速超调量抑制系统的转矩电流反馈计算电路图。

图中：1速度调节器、2电流调节器、3转矩电流反馈计算电路、4液压电动泵、5永磁同步电机、6油压传感器、7控制器、8一阶惯性环节。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：包括速度调节器1、电流调节器2、液压电动泵4和永磁同步电机5；速度调节器1的输出端分别与电流调节器2和永磁同步电机5电性相连，其中，速度调节器1采用TDA1154型或S6700H型调节器；永磁同步电机5的输出端与液压电动泵4电性相连，液压电动泵4的输出端电性连接有油压传感器6，该油压传感器6的输出端与电流调节器2的输入端电性相连；其中，油压传感器6采用3810020-600-070A型、卡特293-5535型传感器中的任意一种；电流调节器2的输出端电性连接有转矩电流反馈计算电路3，电流调节器2采用ZT-03C型、ZX5-315型调节器中的任意一种；转矩电流反馈计算电路3的输出端电性连接有控制器7；其中，控制器7采用KY02S型或KY06S型控制器，控制器7的输出端连接有一阶惯性环节8，一阶惯性环节8与速度调节器1相连接；一阶惯性环节8的传递函数为1/（1+Ts），一阶惯性环节8用于抑制永磁同步电机5的转速超调量。

请参阅图2所示，在传统控制模型的基础上，增加传递函数为1/（1+Ts）的一阶惯性环节，合理选取时间常数，对转速超调量具有显著的抑制作用；油压传感器6采集液压电动泵4的泵后油压数据，选取适当的增益Kp处理后，作为电流环前馈输入，补偿环路的带宽损失，提高了响应速度，改善系统的鲁棒性。

一阶惯性环节1/（1+Ts）的离散方式为：

f(k)=Ti/(Ti+Ts)*f(k-1)+Ts/(Ti+Ts)*in(k)；

f(k-1)=f(k)；

in为输入，f为输出，Ti为时间常数，Ts为采样周期。

其中，液压电动泵4所用永磁同步电机5转速超调量抑制系统中的GASR为速度调节器1，GACR为电流调节器2，在启动过程中，控制器7将给定转速作为目标转速，与反馈转速利用转矩电流反馈计算电路3进行运算后，经过速度调节器1对永磁同步电机5进行加速控制，速度调节器1的输出作为电流调节器2的输入（ig*），电流调节器2传输永磁同步电机5的电流信号，利用转矩电流反馈计算电路3将给定转矩电流信号和反馈转矩电流信号进行综合运算后，作为后级调压的输入信号传输至控制器7；其中采用一阶惯性环节8，合理选取时间常数，对转速超调量具有显著的抑制作用。

其中，鲁棒性，是指控制系统在一定结构或大小的技术参数摄动下，维持其它某些性能的特性，也就是系统的健壮性，是在异常和危险情况下系统生存的关键；比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性；鲁棒性一般用来描述某个东西的稳定性，就是说在遇到某种干扰时，这个东西的性质能够比较稳定。

请参阅图3所示，转矩电流反馈计算电路3包括运算放大器和电阻，电阻采用R13、R14和R9，其中运算放大器采用OP471型、AD811型、AD8671S型、AD708型、OP249型、AD843型、OP400S型运算放大器中的任意一种；转矩电流反馈计算电路3用于计算永磁同步电机5的转矩电流并将转矩电流反馈给控制器7。

本发明能够通过油压传感器6采集泵后压力反馈，利用压力微分，对电流环进行前馈控制，同时采用一阶惯性环节8，对内部转速指令进行处理，在液压电动泵4启动过程和负载突变过程中，抑制转速的超调量，在保证控制环路具有足够响应速度的条件下，消除过转速对液压电动泵4寿命的影响，降低压力稳定时间，提高控制系统的鲁棒性；解决了现有控制系统压力稳定时间变长，液压系统鲁棒性下降的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。