一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法与流程

本申请涉及发动机推力及混合比调节控制，特别涉及一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法。

背景技术：

1、双冗余伺服控制单元用于实现发动机推力及混合比调节，接收并识别控制指令，采集传感器信号，完成调节器伺服机组和节流阀伺服机组的角度闭环控制，在液体火箭发动机系统具有重要作用。当双冗余伺服控制单元进行驱动切换的瞬间，伺服电机实测转速在转速设定值基础上会出现300至500rpm的超调，可能会触发电机超速保护策略，pwm输出停止，驱动电路使能禁止，制动器抱闸，电机开关关闭；之后电机在制动器作用下惯性减速，即机组自由减速，不再受伺服控制单元控制，导致机组角度未调节至发动机要求工况，从而影响了发动机试车的成败。因此需对发动机伺服控制单元驱动冗余方法进行研究。

2、现有技术中，中国专利cn115680939a公开了一种伺服机组无扰动冗余控制系统，包括控制电路cpua、控制电路cpub、切机仲裁电路、输出使能电路a和输出使能电路b电路；控制电路cpua和控制电路cpub根据机组的工作情况输出机组控制信号分别给输出使能电路a和输出使能电路b；切机仲裁电路根据控制电路cpua和控制电路cpub的自检信号判断是哪路控制信号当班，并将判断结果输出给输出使能电路a或输出使能电路b；输出使能电路a或输出使能电路b使能驱动机组工作。

3、然而，上述现有技术并未考虑驱动切换的瞬间伺服电机转速超调的情况，驱动控制稳定性较差，发动机推力及混合比调节的可靠性较差。

技术实现思路

1、本申请提供了一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，用以解决现有技术未考虑驱动切换的瞬间伺服电机转速超调的情况，驱动控制稳定性较差，发动机推力及混合比调节的可靠性较差的问题。

2、一方面，本申请提供了一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，包括以下步骤：

3、采集双冗余伺服控制单元的第一驱动相电流和第二驱动相电流。

4、获取机组角度设定值和机组角度反馈值，根据所述机组角度设定值和所述机组角度反馈值进行位置环pid闭环计算，得到设定转速。

5、获取反馈转速，根据所述设定转速和所述反馈转速进行转速环pid闭环计算，得到设定电流。

6、获取电机旋变电角度。

7、判断当班驱动，根据当班驱动相电流和所述电机旋变电角度进行坐标变换，得到当班驱动反馈电流。

8、根据所述设定电流和所述当班驱动反馈电流进行电流环pid闭环计算，得到当班驱动电流环pid输出结果。

9、采用所述当班驱动电流环pid输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项。

10、根据所述当班驱动电流环pid输出结果和所述电机旋变电角度进行坐标变换和调制，得到当班驱动pwm控制信号。

11、根据所述当班驱动pwm控制信号对双冗余伺服控制单元进行驱动。

12、在一种可能的实现方式中，所述获取机组角度设定值和机组角度反馈值包括：

13、获取角度调节指令，根据所述角度调节指令更新所述机组角度设定值。

14、读取机组旋变当前码值，将所述机组旋变当前码值转换为角度值，作为所述机组角度反馈值。

15、在一种可能的实现方式中，所述获取反馈转速包括：

16、读取电机旋变当前码值，将所述电机旋变当前码值转换为转速值，作为所述反馈转速。

17、在一种可能的实现方式中，所述获取电机旋变电角度包括：

18、读取电机旋变机械角度，将所述电机旋变机械角度转换为电角度，作为所述电机旋变电角度。

19、在一种可能的实现方式中，若所述当班驱动为第一驱动，将所述第一驱动相电流作为所述当班驱动相电流。

20、若所述当班驱动为第二驱动，将所述第二驱动相电流作为所述当班驱动相电流。

21、在一种可能的实现方式中，所述根据当班驱动相电流和所述电机旋变电角度进行坐标变换，得到当班驱动反馈电流包括：

22、根据所述当班驱动相电流和所述电机旋变电角度进行clark坐标变换和park坐标变换，得到两相旋转电流，作为当班驱动反馈电流。

23、所述当班驱动反馈电流包括：当班驱动q轴反馈电流和当班驱动d轴反馈电流。

24、在一种可能的实现方式中，所述根据所述设定电流和所述当班驱动反馈电流进行电流环pid闭环计算，得到当班驱动电流环pid输出结果包括：

25、根据所述设定电流和所述当班驱动q轴反馈电流进行电流环q轴pid闭环计算，得到当班驱动电流环q轴pid输出结果。

26、根据所述设定电流和所述当班驱动d轴反馈电流进行电流环d轴pid闭环计算，得到当班驱动电流环d轴pid输出结果。

27、在一种可能的实现方式中，所述采用所述当班驱动电流环pid输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项包括：

28、采用所述当班驱动电流环q轴pid输出结果中的q轴pid积分累积项更新不当班驱动对应的q轴pid积分累积项。

29、采用所述当班驱动电流环d轴pid输出结果中的d轴pid积分累积项更新不当班驱动对应的d轴pid积分累积项。

30、在一种可能的实现方式中，所述根据所述当班驱动电流环pid输出结果和所述电机旋变电角度进行坐标变换和调制，得到当班驱动pwm控制信号包括：

31、根据所述当班驱动电流环q轴pid输出结果、所述当班驱动电流环d轴pid输出结果和所述电机旋变电角度进行park逆坐标变换和空间矢量脉宽调制，得到当班驱动pwm控制信号。

32、本申请中的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，具有以下优点：

33、通过采用当班驱动电流环pid输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项，使得在驱动切换时，积分累积项能够稳定衔接过渡，提高了驱动控制稳定性，提高了发动机推力及混合比调节的可靠性。

34、提出的读取电机旋变机械角度，将电机旋变机械角度转换为电角度，作为电机旋变电角度，便在旋转坐标系下进行坐标变换，提高了精确的转矩和速度控制。

35、提出的根据当班驱动相电流和电机旋变电角度进行clark坐标变换和park坐标变换，得到两相旋转电流，作为当班驱动反馈电流，便于在旋转坐标系下进行电流环pid闭环计算。

36、提出的根据当班驱动电流环q轴pid输出结果、当班驱动电流环d轴pid输出结果和电机旋变电角度进行park逆坐标变换和空间矢量脉宽调制，得到当班驱动pwm控制信号，实现了对电机的精确控制。

技术特征：

1.一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述获取机组角度设定值和机组角度反馈值包括：

3.根据权利要求1所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述获取反馈转速包括：

4.根据权利要求1所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述获取电机旋变电角度包括：

5.根据权利要求1所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，若所述当班驱动为第一驱动，将所述第一驱动相电流作为所述当班驱动相电流；

6.根据权利要求1所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述根据当班驱动相电流和所述电机旋变电角度进行坐标变换，得到当班驱动反馈电流包括：

7.根据权利要求6所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述根据所述设定电流和所述当班驱动反馈电流进行电流环pid闭环计算，得到当班驱动电流环pid输出结果包括：

8.根据权利要求7所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述采用所述当班驱动电流环pid输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项包括：

9.根据权利要求7所述的一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，其特征在于，所述根据所述当班驱动电流环pid输出结果和所述电机旋变电角度进行坐标变换和调制，得到当班驱动pwm控制信号包括：

技术总结
本发明公开了一种发动机伺服控制单元冗余驱动方法，包括以下步骤：采集相电流；进行位置环PID闭环计算；进行转速环PID闭环计算；根据当班驱动相电流和电机旋变电角度进行坐标变换；进行电流环PID闭环计算；采用当班驱动电流环PID输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项；根据当班驱动电流环PID输出结果和电机旋变电角度得到当班驱动PWM控制信号。本申请通过采用当班驱动电流环PID输出结果中的积分累积项更新不当班驱动对应的积分累积项，使得在驱动切换时，积分累积项能够稳定衔接过渡，提高了驱动控制稳定性，提高了发动机推力及混合比调节的可靠性。

技术研发人员：徐漫飞,李伟,孙海智,于洋,钟恒,康广庆,李萌
受保护的技术使用者：西安航天远征流体控制股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23