CN114094910A - 重力补偿方法和装置、伺服驱动器和伺服驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力补偿方法和装置、伺服驱动器和伺服驱动系统，所述方法包括：在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值；将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。本发明的重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

Description

重力补偿方法和装置、伺服驱动器和伺服驱动系统

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，尤其涉及一种重力补偿方法、一种计算机可读存储介质、一种伺服驱动器、一种重力补偿装置和一种伺服驱动系统。

背景技术

目前的重力补偿方案是通过调节器输出补偿值，在电机使能后，如果负载出现跌落，电机编码器反馈位置变化，位置调节器根据位置偏差输出速度指令，速度指令通过速度调节器输出转矩指令，实现重力补偿。这种补偿方式对参数依赖性强，当参数增益较低时，重力补偿速度会出现严重滞后，导致负载出现跌落现象。另外，由于设备性能要求不同，当每个轴调节器参数存在差异时，重力补偿效果也会出现差异，一致性较差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第三个目的在于提出一种伺服驱动器。

本发明的第四个目的在于提出一种重力补偿装置。

本发明的第五个目的在于提出一种伺服驱动系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种重力补偿方法，应用于伺服驱动器，方法包括：在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值；将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

根据本发明实施例的重力补偿方法，应用于伺服驱动器，在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值，并将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该方法能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

另外，根据本发明上述实施例的重力补偿方法，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，重力补偿值根据伺服电机对应的负载进行预先设定。

根据本发明的一个实施例，确定重力补偿值，包括：在伺服电机抱闸开始释放时，确定伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差，并根据位置差确定补偿系数；根据补偿系数和预设重力补偿值确定重力补偿值。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，重力补偿值保持恒定。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，方法还包括：根据预设的消退斜率对重力补偿值进行消退处理。

根据本发明的一个实施例，在电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制之前，方法还包括：通过位置调节器对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；通过速度调节器对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令。

根据本发明的一个实施例，伺服电机的速度反馈值根据伺服电机的转子位置反馈值确定。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有重力补偿程序，该重力补偿程序被处理器执行时实现上述的重力补偿方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种伺服驱动器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的重力补偿程序，处理器通过运行重力补偿程序，以使上述的重力补偿方法被执行。

本发明实施例的伺服驱动器，通过处理器运行上述的重力补偿程序，实现上述的重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出的一种重力补偿装置，应用于伺服驱动器，装置包括：确定模块，用于在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值；补偿模块，用于将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

根据本发明实施例的重力补偿装置，应用于伺服驱动器，在伺服驱动器使能时，通过确定模块确定重力补偿值，补偿模块将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该装置能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

另外，根据本发明上述实施例的重力补偿装置，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，重力补偿值根据伺服电机对应的负载进行预先设定。

根据本发明的一个实施例，确定模块确定重力补偿值，具体用于：在伺服电机抱闸开始释放时，确定伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差，并根据位置差确定补偿系数；根据补偿系数和预设重力补偿值确定重力补偿值。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，重力补偿值保持恒定。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，上述装置还包括：重力消退模块，用于根据预设的消退斜率对重力补偿值进行消退处理。

根据本发明的一个实施例，在电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制之前，补偿模块还用于：通过位置调节器对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；通过速度调节器对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令。

根据本发明的一个实施例，伺服电机的速度反馈值根据伺服电机的转子位置反馈值确定。

为达到上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种伺服驱动系统，包括：伺服电机；伺服驱动器，伺服驱动器包括位置调节器、速度调节器和电流调节器，其中，位置调节器，用于对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；速度调节器，用于对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令；电流调节器，用于根据伺服驱动器使能时确定的重力补偿值以及电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

根据本发明实施例的伺服驱动系统，通过位置调节器对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令，并通过速度调节器对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令，电流调节器根据伺服驱动器使能时确定的重力补偿值以及电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该系统能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

另外，根据本发明上述实施例的伺服驱动系统，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，重力补偿值根据伺服电机对应的负载进行预先设定。

根据本发明的一个实施例，上述的伺服驱动系统，还包括：重力补偿确定模块，用于在伺服电机抱闸开始释放时根据位置差确定补偿系数，并根据补偿系数和预设重力补偿值确定重力补偿值。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，重力补偿值保持恒定。

根据本发明的一个实施例，上述的伺服驱动系统，还包括：重力消退模块，用于在伺服电机抱闸完全释放后，根据预设的消退斜率对重力补偿值进行消退处理。

根据本发明的一个实施例，伺服电机的速度反馈值根据伺服电机的转子位置反馈值确定。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例的重力补偿方法的流程图；

图2为相关技术中重力补偿方案的示意图；

图3为根据本发明一个实施例的重力补偿方法的示意图；

图4为根据本发明另一个实施例的重力补偿方法的示意图；

图5为根据本发明又一个实施例的重力补偿方法的示意图；

图6为根据本发明实施例的伺服驱动器的方框示意图；

图7为根据本发明实施例的重力补偿装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的重力补偿方法、计算机可读存储介质、伺服驱动器、重力补偿装置和伺服驱动系统。

图2为相关技术中的重力补偿方案，其中，位置调节器的作用是对位置指令与位置反馈之间的偏差进行处理，输出速度指令；速度调节器的作用是对速度指令与速度反馈之间的偏差进行处理，输出转矩指令；电流调节器的作用是对电流指令与电流反馈之间的偏差进行处理，输出转矩指令。该方案使用调节器对位置误差进行调节来进行重力补偿，当负载由于重力出现下滑时，位置误差增大，通过位置-速度-电流调节器实现重力补偿，具有滞后性，并且补偿效果依赖调节器的参数，当控制性能与补偿效果出现冲突时，难以兼顾。

为了解决上述问题，本发明提出了一种重力补偿方法，能够在伺服驱动器使能时，根据负载的情况确定重力补偿值，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制，从而能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

图1为根据本发明实施例的重力补偿方法的流程图。

在本发明的一个实施例中，该重力补偿方法应用于伺服驱动器中。

如图1所示，本发明实施例的重力补偿方法可包括以下步骤：

S1，在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值。

其中，在本发明的一个实施例中，伺服驱动器使能是指通过给驱动器发送驱动信号，让驱动器对电机供电，以驱动负载工作，也就是接到这个驱动信号后，电流调节器、速度调节器和位置调节器进入工作状态。

在伺服驱动器使能时，重力补偿值可根据对应的负载进行预先设定，也就是说，根据不同的负载，确定不同的重力补偿值。例如，当负载质量已知时，可根据负载的质量确定重力补偿值，其中，重力补偿值与负载质量具有一一对应关系，也可以为负载质量在一定范围内时对应一个重力补偿值；当负载质量未知时，可根据负载下滑时产生的位置偏差确定重力补偿值。

S2，将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

具体而言，如图3所示，在经过步骤S1确定了重力补偿值之后，将该重力补偿值施加到电流调节器中，当负载质量已知时，将补偿值直接作用在电流调节器中，位置调节器对转子位置反馈值和转子位置指令之间的偏差进行处理，可以获得速度指令，速度调节器对得到的速度指令与速度反馈值之间的偏差进行处理，可以得到电流指令。电流调节器根据电流指令和电流反馈值之间的偏差结合重力补偿值输出结果，根据结果对伺服电机进行控制，速度调节快，并且与其他调节器(位置调节器、电流调节器)的参数无关，即补偿效果不依赖于其他调节器的参数，即使控制性能与补偿效果存在冲突，也可以同时兼顾控制性能和补偿效果，在保证电流调节器和伺服电机驱动器的控制性能的前提下，有效的实现重力补偿。

为了更加准确对伺服电机进行控制，根据本发明的一个实施例，确定重力补偿值，包括：在伺服电机抱闸开始释放时，确定伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差，并根据位置差确定补偿系数；根据补偿系数和预设重力补偿值确定重力补偿值。其中，伺服电机抱闸是指：在伺服电机未得电的情况下，抱闸线圈不得电，自动抱住电机，防止发生掉落，那么抱闸开始释放是在抱闸线圈得电后，电机开始发生掉落。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在伺服电机抱闸完全释放后，重力补偿值保持恒定。

具体而言，在负载质量已知的前提下，可按照设定重力补偿值的方式，直接作用在电流调节器上；在负载质量未知，或者无法预估的前提下，在伺服驱动器使能后，伺服电机抱闸开始释放(伺服电机的抱闸线圈得电，开始慢慢释放电机)，当负载由于重力作用出现下滑时，会产生位置偏差，此时需要根据电机的转子位置偏差来确定预设重力补偿值的补偿系数。例如，如图4所示，当电机抱闸开始释放时，会有一个转子位置反馈值，其中，转子位置可根据相应的传感器检测获得，并将该检测值作为转子位置反馈值，计算获得位置指令与转子位置反馈之间的偏差值，然后调用预先存储的转子位置偏差值-补偿系数对应关系表格(或者是对应曲线图)，确定当前偏差值下对应的补偿系数，然后补偿系数乘以转子位置偏差值得到的结果与预设重力补偿值求和，以确定重力补偿值，最后将重力补偿值直接作用在电流调节器上，位置调节器对转子位置反馈值和转子位置指令之间的偏差进行处理，可以获得速度指令，速度调节器对得到的速度指令与速度反馈值之间的偏差进行处理，可以得到电流指令。电流调节器根据电流指令和电流反馈值之间的偏差结合重力补偿值输出结果，根据结果对伺服电机进行控制，从而能够更加精确的补偿至电流指令，在抱闸完全释放后，重力补偿值为恒定值，适合负载方向不发生变化的应用场合，例如，负载为多轴设备的垂直轴、滚珠丝杠、齿轮齿条等。

其中，在伺服电机抱闸释放的过程中，由于电机的转子位置不断变化，因此得到的转子位置的偏差值也是实时变化的，相应的，获取的补偿系数也是随着转子位置的偏差值实时动态变化的。在伺服电机抱闸完全释放后，转子位置也不再发生变化，此时对应的补偿系数保持恒定不变，在负载不变的情况下，以恒定的补偿系数获取重力补偿值。另外，预先存储的转子位置偏差值-补偿系数之间可以为一一对应关系，即一个转子位置偏差值对应一个补偿系数，也可以为转子位置偏差值在一定的范围内时对应一个补偿系数，也可以为多个转子位置偏差值对应一个补偿系数，这里不做限定。

在伺服电机抱闸完全释放后(即以恒定的重力补偿值作用在电流调节器上)，如果负载发生变化，例如，当负载为机械臂时，机械臂的姿态会发生变化，会导致重力补偿值与实际负载载荷不匹配，给电流调节器以及伺服驱动器带来额外负担，因此，在本发明的一个实施例中，在伺服电机抱闸完全释放后，还根据预设的消退斜率对重力补偿值进行消退处理。其中，预设的消退斜率可根据实际情况进行标定，例如，可根据负载的变化情况来确定预设的消退斜率，负载的变化速度越快，对应的预设的消退斜率越大，负载的变化速度越慢，对应的预设的消退斜率越小；又如，预设的消退斜率为固定值。

具体而言，如图5所示，在上述实施例中，当伺服电机抱闸完全释放时，重力补偿值保持恒定不变，如果负载不会发生变化，那么保持恒定的重力补偿值不会对电流调节和伺服驱动器的控制性能造成任何影响。但是，当负载可变时，例如在机器人领域，负载为机械臂时，当机械臂处于不同姿态时，电机承受载荷可能会存在较大的差异，如果机械臂运动到不同姿态，仍然使用恒定的重力补偿值作用在电流调节器上，则会导致重力补偿与实际负载不匹配，给电流调节器和伺服驱动器带来额外的负担，严重时会导致电流调节器出现饱和情况，影响其控制性能，进一步影响伺服电机的正常工作。此时需要对重力补偿值进行消退，即逐渐降低重力补偿值，直至重力补偿值变为0，例如，可按照设定的消退斜率逐渐降低重力补偿值，直至重力补偿值完全退出。

需要说明的是，预设的消退斜率可以为固定值，使得重力补偿平稳被消退，不会对电流调节器产生太大的影响，也可以为递增值，这样可以加快重力补偿的消退速度，具体选择方式可根据实际情况确定。另外，对恒定的重力补偿值进行消退处理的方式，不局限用于机械臂，还可以为其他姿态可变的负载中。

在本发明的一个实施例，如图3-5所示，本发明实施例的伺服驱动系统还可把包括速度传感器S，用于检测伺服电机的当前转速，得到速度反馈值。另外，还可以包括减速机构，用于根据控制指令，对驱动负载的驱动速度进行控制。

综上，本发明的重力补偿方法，在负载重量可知时，直接设置重力补偿值，使能后重力补偿值持续有效，不依赖调节器参数，补偿速度快，补偿效果稳定。在负载重量无法估计时，可通过位置偏差直接计算重力补偿，并且使能后重力补偿持续有效，适用于电机承载的负载重力大小不变的场合。在重力补偿保持恒定时，如果负载运行在不同姿态时，还可对重力补偿进行消退处理，防止重力补偿与实际载荷不匹配，给驱动器、电流调节器带来负担，影响控制性能。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制之前，方法还包括：通过位置调节器对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；通过速度调节器对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令。

也就是说，对转子位置反馈值和转子位置指令之间的偏差进行处理，可以获得速度指令，速度调节器对得到的速度指令与速度反馈值之间的偏差进行处理，可以得到电流指令。电流调节器对电流指令、重力补偿值、电流反馈值进行处理，得到的结果驱动电机工作。

综上所述，根据本发明实施例的重力补偿方法，应用于伺服驱动器，在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值，并将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该方法能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。

本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有重力补偿程序，该重力补偿程序被处理器执行时实现上述的重力补偿方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

对应上述实施例，本发明还提出了一种伺服驱动器。

如图6所示，本发明实施例的伺服驱动器100，包括存储器110、处理器120及存储在存储器110上并可在处理器120上运行的重力补偿程序，处理器120通过运行重力补偿程序，以使上述的重力补偿方法被执行。

本发明实施例的伺服驱动器，通过处理器运行上述的重力补偿程序，实现上述的重力补偿方法，能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

对应上述实施例，本发明还提出了一种重力补偿装置。

如图7所示，本发明实施例的重力补偿装置200，应用于伺服驱动100，装置200可包括：确定模块210和补偿模块220。

其中，确定模块210用于在伺服驱动器使能时，确定重力补偿值。补偿模块220用于将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

需要说明的是，本发明实施例的重力补偿装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的重力补偿方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的重力补偿装置，应用于伺服驱动器，在伺服驱动器使能时，通过确定模块确定重力补偿值，补偿模块将重力补偿值施加到伺服驱动器中的电流调节器，以便电流调节器根据重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该装置能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

对应上述实施例，本发明还提出了一种伺服驱动系统。

如图3-5所示，本发明实施例的伺服驱动系统300可包括：伺服电机310、伺服驱动器320，其中，伺服驱动器320包括位置调节器321、速度调节器322和电流调节器323。

其中，位置调节器321用于对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令。速度调节器322用于对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令。电流调节器323用于根据伺服驱动器使能时确定的重力补偿值以及电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

根据本发明的一个实施例，如图3-5所示，上述的伺服驱动系统300，还包括：重力补偿确定模块330，用于在伺服电机抱闸开始释放时根据位置差确定补偿系数，并根据补偿系数和预设重力补偿值确定重力补偿值。

根据本发明的一个实施例，在伺服电机抱闸完全释放后，重力补偿值保持恒定。

根据本发明的一个实施例，上述的伺服驱动系统300，还包括：重力消退模块340，用于在伺服电机抱闸完全释放后，根据预设的消退斜率对重力补偿值进行消退处理。

根据本发明的一个实施例，伺服电机的速度反馈值根据伺服电机的转子位置反馈值确定。

具体而言，在伺服驱动器使能时，根据不同的负载，确定不同的重力补偿值，将补偿值直接作用在电流调节器中。位置调节器对转子位置反馈值和转子位置指令之间的偏差进行处理，可以获得速度指令，速度调节器对得到的速度指令与速度反馈值之间的偏差进行处理，可以得到电流指令。电流调节器根据电流指令和电流反馈值之间的偏差结合重力补偿值输出结果，根据结果对伺服电机进行控制。

其中，当负载质量已知时，将预设的可根据负载的质量确定重力补偿值，其中，重力补偿值与负载质量具有一一对应关系，也可以为负载质量在一定范围内时对应一个重力补偿值，将该重力补偿值直接作用在电流调节器中。

在负载质量未知，或者无法预估的前提下，在伺服驱动器使能后，伺服电机抱闸开始释放(伺服电机的抱闸线圈得电，开始慢慢释放电机)，当负载由于重力作用出现下滑时，会产生位置偏差，此时需要根据电机的转子位置偏差来确定补偿系数。当电机抱闸开始释放时，会有一个转子位置反馈值，其中，转子位置可根据相应的传感器检测获得，并将该检测值作为转子位置反馈值，计算获得位置指令与转子位置反馈之间的偏差值，然后调用预先存储的转子位置偏差值-补偿系数对应关系表格(或者是对应曲线图)，确定当前偏差值下对应的补偿系数，然后补偿系数乘以转子位置偏差值得到的结果与预设重力补偿值求和，以确定重力补偿值，最后将重力补偿值直接作用在电流调节器上。从而能够更加精确的补偿至电流指令，在抱闸完全释放后，重力补偿值为恒定值，适合负载方向不发生变化的应用场合，例如，负载为多轴设备的垂直轴、滚珠丝杠、齿轮齿条等。

其中，在伺服电机抱闸释放的过程中，由于电机的转子位置不断变化，因此得到的转子位置的偏差值也是实时变化的，相应的获取的补偿系数也是随着转子位置的偏差值实时动态变化的。在伺服电机抱闸完全释放后，转子位置也不再发生变化，此时对应的补偿系数保持恒定不变，在负载不变的情况下，以恒定的补偿系数获取重力补偿值。另外，预先存储的转子位置偏差值-补偿系数之间可以为一一对应关系，即一个转子位置偏差值对应一个补偿系数，也可以为转子位置偏差值在一定的范围内时对应一个补偿系数，也可以为多个转子位置偏差值对应一个补偿系数，这里不做限定。

当伺服电机抱闸完全释放时，当负载可变时，例如在机器人领域，负载为机械臂时，当机械臂处于不同姿态时，电机承受载荷可能会存在较大的差异，如果机械臂运动到不同姿态，仍然使用恒定的重力补偿值作用在电流调节器上，则会导致重力补偿与实际负载不匹配，给电流调节器和伺服驱动器带来额外的负担，严重时会导致电流调节器出现饱和情况，影响其控制性能，进一步影响伺服电机的正常工作。此时需要对重力补偿值进行消退，即逐渐降低重力补偿值，直至重力补偿值变为0，例如，可按照设定的消退斜率逐渐降低重力补偿值，直至重力补偿值完全退出。

在本发明的一个实施例，如图3-5所示，本发明实施例的伺服驱动系统还可把包括速度传感器S，用于检测伺服电机的当前转速，得到速度反馈值。另外，还可以包括减速机构，用于根据控制指令，对驱动负载的驱动速度进行控制。

综上，在负载重量可知时，直接设置重力补偿值，使能后重力补偿值持续有效，不依赖调节器参数，补偿速度快，补偿效果稳定。在负载重量无法估计时，可通过位置偏差直接计算重力补偿，并且使能后重力补偿持续有效，适用于电机承载的负载重力大小不变的场合。在重力补偿保持恒定时，如果负载运行在不同姿态时，还可对重力补偿进行消退处理，防止重力补偿与实际载荷不匹配，给驱动器、电流调节器带来负担，影响控制性能。

需要说明的是，本发明实施例的伺服驱动系统中未披露的细节，请参照本发明实施例的重力补偿方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的伺服驱动系统，通过位置调节器对伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令，并通过速度调节器对伺服电机的速度反馈值与速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令，电流调节器根据伺服驱动器使能时确定的重力补偿值以及电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。由此，该系统能够实时进行重力补偿，不依赖调节器参数，补偿速度快，且补偿效果稳定，通用性较强。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种重力补偿方法，其特征在于，应用于伺服驱动器，所述方法包括：

在所述伺服驱动器使能时，确定重力补偿值；

将所述重力补偿值施加到所述伺服驱动器中的电流调节器，以便所述电流调节器根据所述重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力补偿值根据所述伺服电机对应的负载进行预先设定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定重力补偿值，包括：

在所述伺服电机抱闸开始释放时，确定所述伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差，并根据所述位置差确定补偿系数；

根据所述补偿系数和预设重力补偿值确定所述重力补偿值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述伺服电机抱闸完全释放后，所述重力补偿值保持恒定。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述伺服电机抱闸完全释放后，所述方法还包括：

根据预设的消退斜率对所述重力补偿值进行消退处理。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述电流调节器根据所述重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制之前，所述方法还包括：

通过位置调节器对所述伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；

通过速度调节器对所述伺服电机的速度反馈值与所述速度指令之间的速度差进行处理，获得所述电流指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述伺服电机的速度反馈值根据所述伺服电机的转子位置反馈值确定。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有重力补偿程序，该重力补偿程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的重力补偿方法。

9.一种伺服驱动器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的重力补偿程序，所述处理器通过运行所述重力补偿程序，以使权利要求1-7中任一项所述的重力补偿方法被执行。

10.一种重力补偿装置，其特征在于，应用于伺服驱动器，所述装置包括：

确定模块，用于在所述伺服驱动器使能时，确定重力补偿值；

补偿模块，用于将所述重力补偿值施加到所述伺服驱动器中的电流调节器，以便所述电流调节器根据所述重力补偿值、电流反馈值和电流指令对伺服电机进行控制。

11.一种伺服驱动系统，其特征在于，包括：

伺服电机；

伺服驱动器，所述伺服驱动器包括位置调节器、速度调节器和电流调节器，其中，

所述位置调节器，用于对所述伺服电机的转子位置反馈值与位置指令之间的位置差进行处理，获得速度指令；

所述速度调节器，用于对所述伺服电机的速度反馈值与所述速度指令之间的速度差进行处理，获得电流指令；

所述电流调节器，用于根据所述伺服驱动器使能时确定的重力补偿值以及电流反馈值和所述电流指令对所述伺服电机进行控制。

12.根据权利要求11所述的伺服驱动系统，其特征在于，所述重力补偿值根据所述伺服电机对应的负载进行预先设定。

13.根据权利要求11所述的伺服驱动系统，其特征在于，还包括：重力补偿确定模块，用于在所述伺服电机抱闸开始释放时根据所述位置差确定补偿系数，并根据所述补偿系数和预设重力补偿值确定所述重力补偿值。

14.根据权利要求13所述的伺服驱动系统，其特征在于，在所述伺服电机抱闸完全释放后，所述重力补偿值保持恒定。

15.根据权利要求13所述的伺服驱动系统，其特征在于，还包括：重力消退模块，用于在所述伺服电机抱闸完全释放后，根据预设的消退斜率对所述重力补偿值进行消退处理。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的伺服驱动系统，其特征在于，所述伺服电机的速度反馈值根据所述伺服电机的转子位置反馈值确定。

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