CN103916062B - 一种基于dsp的矢量控制电动执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于DSP的矢量控制电动执行器。该矢量控制电动执行器由电源模块、功率模块、处理模块和机械模块组成。采用矢量控制技术，提高电动执行器的带负载能力和动态性能；采用无速度传感器方法，解决低分辨率速度传感器的速度测量误差过大的问题；采用软件的方法来计算执行器的输出力矩，不仅保证精度，还可以降低系统的成本；具有自动生成定位曲线的功能，实现“柔性启动”和“柔性关闭”，可以有效地减少机械冲击，提高执行器的寿命；以采用DSP作为控制核心，实时实现控制算法。

Description

一种基于DSP的矢量控制电动执行器

技术领域

本发明属于工业自动化技术领域，具体涉及电动执行器，特别是一种以DSP为核心的采用矢量控制的电动执行器的控制系统和方法。

背景技术

电动执行器是一种采用电机拖动阀门来控制介质流量的现场仪表，与气动执行器相比，具有能源供给方便、结构简单、精度高、可以频繁动作的优点，因此在电力、化工、冶金等行业得到了广泛的应用。电动执行器由两部分组成，一是电机部分，主要是一台直流或交流电机，大部分是异步电机；二是功率电路，用于驱动电机。电动执行器的关键在于电机的控制技术。国外率先将变频技术应用于电动执行器中。日本SMCKabushikiKsisha公司(ShigekazuNagai.Controlapparatusforelectricactuator.USPatentNo.US7042187B2,May9,2006)采用电流、速度、位置三闭环对执行器进行控制；但是，没有披露对闭环的调节方法、定位方法和力矩检测方法等关键技术。英国ROTORK公司(SandersPeteretc.Improvementstovalveactuators.InternationalPatentNo.WO2008/007058A3,January17,2008)采用速度和位置双闭环进行执行器的控制，将位置环的输出作为参考速度，将位置的变化率作为当前实际速度，用于速度环的调节；为了防止速度上升过快造成电流冲击，对参考速度进行了梯形的限幅处理；另外，采用传感器来检测执行器的输出力矩，与期望力矩进行比较，将比较值作为执行器的力矩限制功能，当输出力矩过大时就关断驱动电路的输出。由于没有电流环，无法对电流进行快速调节，因此，这种方法难以实现执行器的快速响应和电流的平稳运行。而其他的一些著名执行器公司申请的大部分专利都集中在机械结构方面，没有披露相关的控制技术。从现有的专利文献来看，目前大部分的国外电动执行器都采用精确度较高传感器如绝对编码器来检测位置和计算电机速度，采用力矩传感器来检测执行器的输出力矩，采用限幅的开关的方式来减少运行中的电流冲击，这会导致系统成本过高、定位过程不够平稳和自适应能力较差的问题。

发明内容

为了解决上述背景技术中陈述的问题，本发明提供一种基于DSP的矢量控制电动执行器。本发明采用以下技术方案：(1)采用矢量控制技术，提高执行器的带负载能力和动态性能；(2)采用无速度传感器方法，根据电机的电压电流来实时计算速度，解决目前采用低分辨率的速度传感器带来的速度计算误差过大的问题；(3)采用软件的方法来计算执行器的输出力矩，不仅保证精度，还可以降低系统的成本；(4)具有自动生成定位曲线的功能，实现“柔性启动”和“柔性关闭”，可以有效地减少机械冲击，提高执行器的寿命；(5)采用DSP作为控制核心，实现控制算法的实时实现。

本发明的具体技术解决方案如下：

系统硬件由电源模块、功率模块、处理模块、机械模块组成，电源模块提供系统供电，功率模块对母线电压和相电流进行采样，处理模块主要运行控制算法、定位算法和力矩检测算法。控制算法采用矢量控制技术，分别对励磁电流和转矩电流进行控制，并根据电压电流计算实时转速，实现高性能的无速度传感器电机控制；定位算法根据目标位置和当前位置的差来生成定位曲线；力矩检测算法根据电压电流计算出的定子磁链以及执行器机械传动比的拟合曲线来计算执行器的输出力矩，实现力矩保护。

本发明采用异步电机矢量控制技术，为了减小转矩脉动，采用电压空间矢量脉宽调制方法(SVPWM)，同时提高了电压的利用率，在额定电压下可以具有更强的带负载能力。

本发明具体的有益技术效果体现在以下方面：

(1)将矢量控制技术引入电动执行器领域，与大多数电动执行器所采用V/f技术相比，控制技术属于先进方法，在理论上把交流电机等效为直流电机，因此无论是在控制性能还是在控制精度上都有很大的提高。首先在调速范围上可以达到1：100，而普通电动执行器的调速范围只有1:5；其次在定位精度上，矢量变频电动执行器在0.1％的死区下可以达到约0.2％的定位精度，而普通电动执行器精度为1％，且死区较大，为1％，因此从控制技术本身就大大增强了系统的性能，提高了各项指标；

(2)针对电动执行器脉冲过少，速度计算精度差，无法构成优异性能的速度闭环的问题，采用无速度传感器的方法，实现了速度的精确计算，解决霍尔传感器测量速度误差过大的问题；采用霍尔传感器计算转速时，在50Hz时的计算结果波动就很大，无法进行转速闭环计算，而采用无速度传感器方法时，2Hz时仍可以较为精准地计算转速，实现电机平稳运行；

(3)可以根据目标位置的长短，自动生成一条光滑的参考速度曲线，且这条曲线具有“柔性启动”和“柔性关闭”功能，不仅有利于减少电流冲击，还可以增强定位能力，提高定位精度。目前国外执行器仍采用阶跃定位，定位曲线是不连续的，易引起电流冲击，而本专利采用的定位方法中的定位曲线是连续的，全程不会出现电流冲击，而且还具有自动判断自动生成的功能，更具有自适应性。

(4)摒弃了高成本的力矩传感器，用电压电流就可以计算出执行器的输出力矩，即对执行器的力矩进行软测量。目前国外基本上采用力矩传感器来检测执行器的输出力矩，成本较高，而本专利采用软件的方法，可以节省成本，且精度与力矩传感器相当。

(5)具有电机参数自动辨识功能，可以更好地满足控制的要求。目前国内外的电动执行器还不具备此项功能，因此本专利的这一功能具有工程上的创新性。

(6)具有较强的力矩输出能力，普通电动执行器在启动和低速时输出的力矩很小，远远达不到额定力矩，在额定速度下由于大多采用电压利用率低的SPWM方式，也难以达到额定转矩。而矢量变频电动执行器在整个定位过程中，无论是高速还是低速，均可以输出额定负载。

附图说明

图1是电动执行器系统结构图。

图2是控制算法框图。

图3是磁链计算模块框图。

图4是执行器输出力矩检测框图。

图5是定位曲线示意图。

图6是系统软件框图。

图7是主程序流程图。

图8是控制模块流程图。

图9是磁链计算模块流程图。

图10是力矩计算流程图。

图11是定位曲线流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

参见图1，基于DSP的矢量控制电动执行器由电源模块、功率模块、处理模块、机械模块以及系统软件组成。

电源模块包括变压器、第一整流桥和线性稳压电源。取三相380V电压的其中两相，经过变压器后输出不同电压等级的交流电压，送入第一整流桥；第一整流桥将交流电整流成直流电压；为了减小直流电压的纹波，将直流电压送入线性稳压电源，经过电压调节后输出为+24V、+15V、-15V、+5V的直流电压。

功率模块包括380V三相电源接口、第二整流桥、光耦隔离电路、IPM功率器件、母线电压采样电路和相电流采样电路；母线电压采样电路包括线性光耦、差分和跟随电路，相电流采样电路包括第一电流传感器、第二电流传感器、第一滤波电路、第二滤波电路、第一信号偏置电路、第二信号偏置电路。

基于霍尔效应工作原理的第一电流传感器和第二电流传感器的精度为0.5％、线性度为0.2％，能够精确地采集相电流。这两个电流传感器可以根据跳线的不同，实现不同的电流测量量程，以满足多台不同功率等级的电机的电流采样需要，从而简化了硬件电路。

第一电流传感器和第二电流传感器对机械模块中电机的ab两相的相电流进行采样。根据三相平衡原理，可以得到第三相c相的电流。由于电机运行过程中的干扰，会影响采样结果，因此设计了两阶butterworth低通滤波器来滤除高频干扰，同时因为考虑到电机最大运行频率为100Hz，因此滤波器的截止频率设计为500Hz；第一电流传感器和第二电流传感器输出的是双极性信号，而TMS320F28335DSP的内部AD电压范围是0～3V的单极性信号，负电压会对DSP造成损害，因此设计+1.5V的第一信号偏置电路和第二信号偏置电路，即电流为零时对应的采样电压为1.5V，从而将电流的采样电压范围转化为0～3V，满足了DSP的要求；母线电压的采集是通过线性光耦实现的，母线电压经过分压处理后输入到线性光耦，再经过差分和跟随电路，输入到DSP的AD引脚。

处理模块是整个系统的核心，包括DSP控制器、键盘、开关量、手轮传感器、温度传感器、位置采样、红外遥控、4～20mA电流输入、外部AD采样和液晶显示。处理模块的功能是实现电机的控制、定位、检测、监控等算法，还提供通信功能。

处理模块中DSP的型号是TMS320F28335；将4～20mA的电流经过外部AD采样单元，输入到DSP的SPI引脚，从而将目标位置信息传到DSP中；当前的位置是通过DSP中的eQEP单元读取的；母线电压采样电路和相电流采样电路分别采样母线电压和两相相电流，传到DSP的AD引脚，实现电压和电流的采样；DSP的ePWM单元经过计算后生成用于控制的PWM波，经过光耦隔离电路，输出到IPM，实现电机的控制和定位；定位过程的信息通过DSP的I²C接口传输到液晶显示单元进行实时显示；键盘和开关量通过DSP的GPIO来实现信息交换；红外遥控单元通过SCI单元，实现执行器功能的选择和参数的设置；在断电的情况下，需要手动将执行器调节到位，因此，电动执行器安装有手轮传感器，人力转动手轮时，手轮传感器记录位置脉冲，待到重新上电后，由DSP读取位置脉冲，重新定位，这通过DSP的GPIO口实现；另外，为了防止电机过热而烧毁，还安装有温度传感器，一旦温度过高，就停止电机运行，直到温度降到允许值为止，这些功能通过DSP的AD口来实现。

机械模块包括电机本体、电机轴所连接的蜗杆、与蜗杆相啮合的涡轮以及阀门。

本发明系统的工作过程为：确定机械模块中阀门的开位和关位所对应的执行器位置脉冲信息，所述阀门的开位和关位的位置脉冲信息作为执行器的最大目标位置信息存入存储器，并分别对应4mA以及20mA的标准输入电流；4mA～20mA之间的电流被外部AD采样，送入DSP，代表这两个最大目标位置之间的位置，并换算成目标脉冲值；DSP通过位置采样来读取电动执行器当前位置的脉冲值，并根据目标脉冲值和当前脉冲值的差值自动生成一条缓开缓闭的定位曲线，再启动电机进行跟踪定位，实现阀门的启动、停止动作；电机在运行中会实时采集母线电压和相电流信息，由磁链估计模块进行磁链和速度的计算，并进行电流闭环、磁链闭环和速度闭环的计算；同时，根据磁链估计模块计算执行器的输出力矩，将当前位置、速度、力矩的信息显示在液晶显示单元上；红外通信可以使用户不接触地选择执行器的功能和进行设置；键盘用来手动输入信息；断电时需要用户手动将执行器调整到位，手轮传感器可以监测用户的动作；温度传感器用来监视电机温度，实现执行器的保护功能。

整体算法包括矢量控制算法、无速度传感器算法、电机参数辨识、力矩计算、定位曲线等算法。算法比较复杂、计算量大；并且在控制算法中含有四个闭环，对控制器的实时性要求很高，只能采用性能强大的DSP作为电动执行器的核心控制器。

控制算法的框图如图2所示。根据设定的电动执行器目标位置和当前位置自动生成定位参考速度曲线n^*；对采样到的两相电流i_sa和i_sb进行CLARKE变换，变换成互差90度的交流电流分量i_sα和i_sβ，再进行PARK变换，变换成直流电流分量i_sd和i_sq；对母线电压进行采样后根据开关管的导通状态计算相电压，再经过相电压计算模块转换成电压分量u_sα和u_sβ，将这两个电压分量以及i_sα、i_sβ送入磁链和速度计算模块，经过计算后输出定子磁链ψ_s、定子磁链角θ以及电机速度n；定子磁链ψ_s和电机速度n分别与定子磁链参考值、定位曲线速度参考值进行比较，送入PI调节器PI1和PI2，生成参考直流电流参考直流电流和i_sd、i_sq分别进行比较，也送入PI调节器PI3和PI4进行计算，计算的输出为直流电压分量和这两个分量经过PARK反变换即IPARK变换，生成交流电压分量和PARK变换和IPARK变换中的角度都是定子磁链角θ；和送入SVPWM模块进行PWM占空比的计算，再送入IPM中，控制开关管的导通和关断，实现电机控制和定位。与此同时，经过整流器整流过的直流电压供电给IPM。

图2中的磁链和转速计算模块如图3所示。电流分量i_sα、i_sβ经过PARK变换后转化为i_sd、i_sq，经过电流模型后计算出转子磁链幅值ψ_rd，令ψ_rq为零，经过IPARK变换后计算出转子磁链分量变换需要的角度是用最终生成的定子磁链ψ_sα、ψ_sβ与电流分量i_sα、i_sβ计算出的；转子磁链分量和定子磁链ψ_sα、ψ_sβ计算出电流电流 分别和实际电流i_sα、i_sβ进行比较和PI调节，调节输出为反电动势的补偿值u_comα和u_comβ，以实现定子磁链的精确和稳定计算，其中反电动势是电流分量i_sα、i_sβ和电压分量u_sα、u_sβ计算出来的；补偿之后的反电动势进行积分计算，计算结果为定子磁链ψ_sα、ψ_sβ；ψ_sα、ψ_sβ与i_sd、i_sq进行磁链、转速和磁链角的计算，计算结果分别为ψ_s、n和θ，用于磁链闭环、转速闭环和坐标变换。

电动执行器输出力矩检测框图如图4所示。根据电压分量u_sα、u_sβ以及电流分量i_sα，i_sβ来计算定子磁链分量ψ_sα、ψ_sβ；再根据定子磁链和定子电流，计算电机的输出力矩T_e；再根据当前电机转速和拟合曲线来计算执行器的输出力矩。其中，计算电机输出力矩的方法为：

$T_e=\frac{3}{2}{n}_p({\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\α}}{i}_{s\mathrm{\β}}-{\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\β}}{i}_{s\mathrm{\α}})---\left(1\right)$

式中，n_p为电机极对数。

定位曲线示意图如图5所示。将启动段v₁、快加速段v₂、快减速段v₄以及慢减速段v₅的时间都设定为T₁，匀速段v₃时间为T₂，v_max为设定的电机所允许的最大转速，v_end为微调转速。令T₁/2时参考转速达到v_max/8，经过T₁时参考转速达到v_max/2；在慢减速段，经过T₁时参考转速达到末端转速v_end；在微调段，电机以v_end的转速进行位置的微调，电机运行T₃时间后进入位置死区，此时关断控制输出。

系统软件框图如图6所示。系统软件的核心是主程序，对键盘和通讯进行监控，判断控制方式是手动控制、远程控制还是正常控制，读取键盘输入的指令和信息，以及监控红外遥控所选择的功能。位置存储模块将当前的位置存放在存储器中，防止意外断电时位置丢失，造成定位失败，另外在重新上电后可以及时读出当前位置，继续进行定位；人机接口是键盘和红外遥控，用于信息的显示、功能的选择；中断模块包括定时中断，负责刷新液晶和监控键盘；算法模块实现全部的控制、定位以及检测算法，包括控制模块、磁链计算模块、定位模块和力矩检测模块。

主程序流程图如图7所示。DSP上电后，先对DSP内部的寄存器进行初始化，再对软件各模块进行初始化，最后对用到的参数进行初始化，初始化结束后读取当前的控制模式，按照功能来选择执行手动模式、远程模式还是本地模式，手动模式指的是断电下手动进行定位操作，远程模式指的是接入总线中的电动执行器执行上位机下发的定位命令，本地模式指的是电动执行器单独工作，不接受上位机的命令。三种模式执行后都会将定位过程中的信息显示在液晶上。红外遥控可以在运行中随时改变控制模式，在上述三种控制模式中来回切换。

控制模块流程图如图8所示。选读取目标位置，再根据当前位置生成相应的定位曲线，再采集a、b两相的定子电流，根据三相对称的特性，可以得到c的相电流；对三相电流进行CLARKE变换，得到电流分量i_sα和i_sβ；再经过PARK变换，得到电流的直流分量i_sd和i_sq；将当前速度与定位曲线给出的速度比较后进行PI调节，生成电流直流分量的参考值和将电流直流分量的参考值与实际值进行比较后进行PI调节，生成电压的直流分量u_sd和u_sq；这两个电压进行反PARK变换，转换成电压的交流分量u_sα和u_sβ；电压分量经过SVPWM计算，生成六个开关管的占空比，输出到IPM，从而实现电机的驱动和控制；计算出占空比后需要根据母线电压来计算电机的相电压，送入定子磁链计算模块，用于磁链计算和电机速度计算；电流环和定子磁链计算模块的采样频率为5kHz，速度环的采样频率为1kHz，也就是每200us计算一次磁链和速度，并进行电流环的计算，每1ms进行速度环的计算。

磁链计算模块流程图如图9所示。先对电流进行PARK变换，得到电流的直流分量i_sd和i_sq；再进行电流模型的计算，得到转子磁链的直流分量ψ_rd和ψ_rq；经过PARK反变换，得到转子磁链的交流分量ψ_rα和ψ_rβ；根据电压电流可以计算出定子磁链在电压模型下的分量ψ_sα和ψ_sβ，再结合上面计算到的转子磁链的交流分量ψ_rα和ψ_rβ，可以计算出当前的定子电流和定子计算值与定子电流实际值i_sα和i_sβ进行比较送入PI调节器，调节器的输出作为电压模型中电流采样偏置的补偿量，最终克服直流偏置的影响，得到精确稳定的定子磁链。

力矩检测流程图如图10所示。先根据图9计算定子磁链，再结合定子电流来计算电机的力矩，最后根据当前转速所确定的传输比来计算执行器的输出力矩。

定位曲线流程图如图11所示。先读取目标位置和当前位置，得到位置差s；再读取用户自定义的执行器的启动时间T₁、电机运行速度的上下限v_max和v_min以及转速阈值v_th；将这些值赋给对应的变量，完成参数初始化；再根据与这些参数有关的两个判据进行判断，自动分辨出五种定位曲线，可以分别概括为长距离曲线、长短距离曲线、中短距离曲线、短距离曲线和极短距离曲线，这五种曲线的形状和速度值均不同，对应着执行器定位的所有工况；根据判据一的符号，大于0时生成长距离曲线，等于0时生成长短距离曲线，小于0时根据判据二来判断v_max的范围，大于2v_min时声称中短距离曲线，大于2v_th但小于2v_min时生成短距离曲线，小于2v_th时生成极短距离曲线；根据s生成对应的定位曲线后，把曲线作为速度参考值送入速度环，经过速度环、磁链环和电流环的调节，执行器会按照定位曲线进行精确的速度跟踪和位置定位。

Claims (9)

1.一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：由电源模块、功率模块、处理模块、机械模块以及系统软件组成；其中，电源模块包括变压器、第一整流桥和线性稳压电源；功率模块包括三相电源接口、第二整流桥、光耦隔离电路、IPM功率器件、母线电压采样电路和相电流采样电路；处理模块包括DSP控制器、键盘、开关量单元、手轮传感器、温度传感器、位置采样单元、红外遥控单元、4～20mA电流输入单元、外部AD采样单元和液晶显示单元；机械模块包括电机本体、电机轴所连接的蜗杆、与蜗杆相啮合的涡轮以及阀门；通过功率模块的母线电压采样电路和相电流采样电路，DSP控制器获取电机的相电压和相电流，运行控制算法、计算定子磁链并计算执行器的输出力矩；通过处理模块的外部AD采样单元和位置采样单元，DSP控制器分别获取目标位置脉冲和当前位置脉冲，生成相应的定位曲线，实现执行器的控制；首先，确定机械模块中阀门的开位和关位所对应的执行器位置脉冲信息，所述阀门的开位和关位的位置脉冲信息作为执行器的最大目标位置信息存入存储器，并分别对应4mA以及20mA的标准输入电流；4mA～20mA之间的电流被外部AD采样单元采样，送入DSP控制器，代表这两个最大目标位置之间的位置，并换算成目标脉冲值；DSP控制器通过位置采样来读取电动执行器当前位置的当前脉冲值，并根据目标脉冲值和当前脉冲值的差值自动生成一条缓开缓闭的定位曲线，再启动电机进行跟踪定位，实现阀门的启动、停止动作；电机在运行中会实时采集母线电压和相电流信息，由系统软件中的磁链估计模块进行磁链和速度的计算，并进行电流闭环、磁链闭环和速度闭环的计算；同时，根据所述磁链估计模块计算执行器的输出力矩，将当前位置、速度、力矩的信息显示在液晶显示单元上；红外遥控单元可以使用户不接触地选择执行器的功能和进行设置；键盘用来手动输入信息；断电时需要用户手动将执行器调整到位，手轮传感器可以监测用户的动作；温度传感器用来监视电机温度，实现执行器的保护功能。

2.如权利要求1所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述电源模块，取三相380V电压的其中两相，经过变压器后输出不同电压等级的交流电压，送入第一整流桥；第一整流桥将交流电整流成直流电压；为了减小直流电压的纹波，将直流电压送入线性稳压电源，经过电压调节后输出为+24V、+15V、-15V、+5V的直流电压。

3.如权利要求1所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述功率模块中的母线电压采样电路包括线性光耦、差分和跟随电路；所述相电流采样电路包括第一电流传感器、第二电流传感器、第一滤波电路、第二滤波电路、第一信号偏置电路和第二信号偏置电路；所述第一电流传感器和第二电流传感器对机械模块中电机的ab两相的相电流进行采样；根据三相平衡原理，可以得到第三相c相的电流；由于电机运行过程中的干扰，会影响采样结果，因此设计了两阶butterworth低通滤波器来滤除高频干扰，同时因为考虑到电机最大运行频率为100Hz，因此滤波器的截止频率设计为500Hz；第一电流传感器和第二电流传感器输出的是双极性信号，而TMS320F28335DSP的内部AD电压范围是0～3V的单极性信号，负电压会对DSP控制器造成损害，因此设计+1.5V的第一信号偏置电路和第二信号偏置电路，即电流为零时对应的采样电压为1.5V，从而将电流的采样电压范围转化为0～3V，满足了DSP控制器的要求；母线电压的采集是通过线性光耦实现的，母线电压经过分压处理后输入到线性光耦，再经过差分和跟随电路，输入到DSP控制器的AD引脚。

4.如权利要求1所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述处理模块是整个系统的核心，处理模块的功能是实现电机的控制、定位、检测、监控，还提供通信功能；其中DSP控制器的型号是TMS320F28335；4～20mA的电流经过外部AD采样单元，输入到DSP控制器的SPI引脚，从而将目标位置信息传到DSP控制器中；当前的位置是通过DSP控制器中的eQEP单元读取的；母线电压采样电路和相电流采样电路分别采样母线电压和两相相电流，传到DSP控制器的AD引脚，实现电压和电流采样；DSP控制器的ePWM单元经过计算后生成用于控制的PWM波，经过光耦隔离电路，输出到IPM，实现电机的控制和定位；定位过程的信息通过DSP控制器的I²C接口传输到液晶显示单元进行实时显示；键盘和开关量通过DSP控制器的GPIO来实现信息交换；红外遥控单元通过SCI单元，实现执行器功能的选择和参数的设置；在断电的情况下，需要手动将执行器调节到位，因此，电动执行器安装有手轮传感器，人力转动手轮时，手轮传感器记录位置脉冲，待到重新上电后，由DSP控制器读取位置脉冲，重新定位，这通过DSP控制器的GPIO口实现；另外，为了防止电机过热而烧毁，还安装有温度传感器，一旦温度过高，就停止电机运行，直到温度降到允许值为止，这些功能通过DSP控制器的AD口来实现。

5.如权利要求1所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述系统软件的核心为主程序，主程序对键盘和通讯进行监控，判断控制方式是手动控制、远程控制还是正常控制，读取键盘输入的指令和信息，以及监控红外遥控所选择的功能；位置存储模块将当前的位置存放在存储器中，防止意外断电时位置丢失，造成定位失败，另外在重新上电后可以及时读出当前位置，继续进行定位；人机接口是键盘和红外遥控，用于信息的显示、功能的选择；中断模块包括定时中断，负责刷新液晶和监控键盘；算法模块实现全部的控制、定位以及检测算法，包括控制模块、磁链计算模块、定位模块和力矩检测模块。

6.如权利要求5所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述控制模块，根据设定的电动执行器目标位置和当前位置自动生成定位参考速度曲线n^*；对采样到的两相电流i_sa和i_sb进行CLARKE变换，变换成互差90度的交流电流分量i_sα和i_sβ，再进行PARK变换，变换成直流电流分量i_sd和i_sq；对母线电压进行采样后根据开关管的导通状态计算相电压，再经过相电压计算模块转换成电压分量u_sα和u_sβ，将这两个电压分量以及i_sα、i_sβ送入磁链和速度计算模块，经过计算后输出定子磁链ψ_s、定子磁链角θ以及电机速度n；定子磁链ψ_s和电机速度n分别与定子磁链参考值、定位曲线速度参考值进行比较，送入PI调节器PI1和PI2，生成参考直流电流参考直流电流和i_sd、i_sq分别进行比较，也送入PI调节器PI3和PI4进行计算，计算的输出为直流电压分量和这两个分量经过PARK反变换即IPARK变换，生成交流电压分量和PARK变换和IPARK变换中的角度都是定子磁链角θ；和送入SVPWM模块进行PWM占空比的计算，再送入IPM中，控制开关管的导通和关断，实现电机控制和定位，与此同时，经过整流器整流过的直流电压供电给IPM。

7.如权利要求5所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述磁链计算模块对电流分量i_sα、i_sβ进行PARK变换转化为i_sd、i_sq，经过电流模型后计算出转子磁链幅值ψ_rd，令ψ_rq为零，经过IPARK变换后计算出转子磁链分量变换需要的角度是用最终生成的定子磁链ψ_sα、ψ_sβ与电流分量i_sα、i_sβ计算出的；转子磁链分量和定子磁链ψ_sα、ψ_sβ计算出电流电流分别和实际电流i_sα、i_sβ进行比较和PI调节，调节输出为反电动势的补偿值u_comα和u_comβ，以实现定子磁链的精确和稳定计算，其中反电动势是电流分量i_sα、i_sβ和电压分量u_sα、u_sβ计算出来的；补偿之后的反电动势进行积分计算，计算结果为定子磁链ψ_sα、ψ_sβ；ψ_sα、ψ_sβ与i_sd、i_sq进行磁链、转速和磁链角的计算，计算结果分别为ψ_s、n和θ，用于磁链闭环、转速闭环和坐标变换；

先对电流进行PARK变换，得到电流的直流分量i_sd和i_sq；再进行电流模型的计算，得到转子磁链的直流分量ψ_rd和ψ_rq；经过PARK反变换，得到转子磁链的交流分量ψ_rα和ψ_rβ；根据电压电流可以计算出定子磁链在电压模型下的分量ψ_sα和ψ_sβ，再结合上面计算到的转子磁链的交流分量ψ_rα和ψ_rβ，可以计算出当前的定子电流和定子计算值与定子电流实际值i_sα和i_sβ进行比较送入PI调节器，调节器的输出作为电压模型中电流采样偏置的补偿量，最终克服直流偏置的影响，得到精确稳定的定子磁链。

8.如权利要求5所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述力矩检测模块，根据电压分量u_sα、u_sβ以及电流分量i_sα，i_sβ来计算定子磁链分量ψ_sα、ψ_sβ；再根据定子磁链和定子电流，计算电机的输出力矩T_e；再根据当前电机转速和拟合曲线来计算执行器的输出力矩。

9.如权利要求5所述的一种基于DSP的矢量控制电动执行器，其特征在于：所述定位模块，将定位过程分为启动段、快加速段、快减速段、慢减速段以及匀速段，且启动段、快加速段、快减速段、慢减速段所设定的时间相同；时间到达设定时间的一半时参考转速为最大转速的八分之一，时间到达设定时间时参考转速为最大转速的二分之一；启动段、快加速段、快减速段对应的抛物线形状相同，慢减速段初始转速为最大转速的二分之一，终止转速为执行器的最小转速；定位过程最后是微调段，保持执行器的最小转速，到达死区时关断输出。