CN104821758B - 一种电动伺服系统及其控制算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动伺服系统及其控制算法，通过设置位置比例/积分计算单元、陷波滤波器、位置反馈处理单元、电流控制部件，实现电动伺服系统的“位置/电流双闭环+特定区段积分+陷波滤波器”算法，并提出了陷波滤波器的精确算法；从而克服了由于半闭环电动伺服系统特性复杂，非线性环节影响显著的控制难题。本发明能够有效地抑制电动伺服系统的谐振峰，也消除了因间隙造成的极限环。因此，本发明具有很高的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及伺服控制技术领域，具体涉及一种电动伺服系统及其控制算法。
背景技术
电动伺服系统因控制方法灵活、效率高、运行可靠度高得到了广泛应用，考虑到实现成本和系统稳定性，电动伺服系统经常采用图1所示的控制方式，即反馈信号直接从驱动端引出，系统为半闭环结构。在实际应用过程中，伺服机构往往存在负载惯量大、结构刚度低、低阻尼和存在机械间隙等问题。惯量大和刚度低导致系统结构谐振剧烈且谐振频率低；机械间隙导致系统响应滞后严重，且可能存在极限环，系统负载容易发生高频振荡。
电动伺服系统常用的控制算法，如超前滞后、经典PID等方法一般基于系统的开环频率特性，通过构造具有特定频率特性的环节来补偿原有系统的频率特性，控制参数一旦写进控制电路就不再改变。对于特性较复杂，性能指标较高的电动伺服系统，使用上述常规方法难以得到满意性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动伺服系统及其控制算法，通过设置第一比较器、位置控制部件、第二比较器及电流控制部件，对电动伺服系统进行“位置/电流双闭环+特定区段积分+陷波滤波器”算法，并提供陷波滤波器的精确调试公式，经试验验证本发明能够有效抑制系统的谐振峰、消除了因间隙造成的极限环，因此本发明具有很高的工程应用价值。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种电动伺服系统，电动伺服机构为该电动伺服系统的执行部件，该电动伺服机构的输出端与外部负载连接，其特点是，该电动伺服系统包含：
第一比较器，所述第一比较器的第一输入端获取输入摆角指令；
位置控制部件，与所述第一比较器连接；
第二比较器，所述第二比较器的第一输入端与所述位置控制部件的输出端连接；
电流控制部件，所述电流控制部件的输入端与所述第二比较器的输出端连接，该电流控制部件的输出端与所述电动伺服机构连接。
优选地，所述位置控制部件包含：
位置比例/积分计算单元，所述位置比例/积分计算单元的输入端与所述第一比较器的输出端连接；
陷波滤波器，所述陷波滤波器的输入端与位置比例/积分计算单元的输出端连接，该陷波滤波器的输出端与所述第二比较器的第一输入端连接；
位置反馈处理单元，所述位置反馈处理单元的输入端与所述电动伺服机构的输出端连接，该位置反馈处理单元的输出端与所述第一比较器的第二输入端连接。
优选地，所述电流控制部件包含：
电流比例计算单元，所述电流比例计算单元的输入端与所述第二比较器的输出端连接，该电流比例计算单元的输出端与所述电动伺服机构的输入端连接；
电流反馈处理单元，所述电流反馈处理单元的输入端与所述电动伺服机构的输出端连接，该电流反馈处理单元的输出端与所述第二比较器的第二输入端连接。
一种电动伺服系统的控制算法，其特点是，该控制算法包含如下步骤：
S1，第一比较器获取并处理电动伺服系统的输入摆角指令、位置反馈信号，位置控制部件对该电动伺服系统进行位置闭环控制计算；
S2，第二比较器、电流控制部件根据位置环控制输出信号、电动伺服机构电流信号进行电流闭环控制计算，并将计算结果发送至负载。
优选地，所述步骤S1包含：
S1.1，初始化电动伺服系统，外部第一计时器启动计时，第一比较器完成位置信息采样；
S1.2，采用第一比较器计算输入摆角指令与位置反馈角度信号的误差，判断是否需要进行积分计算；当需要时，对上述误差结果进行比例、积分计算；当不需要时，对上述误差结果进行比例计算；
S1.3，将所述步骤S1.2的计算结果发送至陷波滤波器进行陷波滤波计算获取位置环控制输出信号。
优选地，所述步骤S1.1中，位置反馈处理单元获取电动伺服机构输出的位置反馈信号，并将该位置反馈信号进行处理，将处理后的位置反馈信号发送至所述第一比较器的第二输入端；
所述第一比较器判断输入摆角指令是否完整输入到该第一比较器、经所述位置反馈处理单元处理的反馈信号是否完整发送至所述第一比较器的第二输入端；
当该第一比较器判断确认输入摆角指令完整输入到该第一比较器、经所述位置反馈处理单元处理的反馈信号完整发送至所述第一比较器的第二输入端，该第一比较器进行所述步骤S1.2；否则所述第一比较器(1)继续进行数据采样。
优选地，所述步骤S1.2包含：
S1.2.1，所述第一比较器将输入摆角指令与位置反馈角度信号的位置误差计算结果ep(k)发送至位置比例/积分计算单元，当前位置误差ep(k)据如下公式计算：
ep(k)＝θi(k)-Kpf×Uf(k) (1)
其中，θi(k)为当前时刻位置输入摆角指令；Kpf为位置反馈系数；Uf(k)为当前时刻位置反馈电压值。
S1.2.2，所述位置比例/积分计算单元判断上述位置误差计算结果ep是否在积分区间内；
当在积分区间内时，该位置比例/积分计算单元对上述计算结果进行根据如下公式进行比例、积分计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k)+Ki×∑ep(k) (2)
其中，Kp为位置环比例系数；Ki为位置环积分系数；ep(k)为位置误差值；∑ep(k)为位置误差的累加值；并将计算结果发送至所述陷波滤波器；
当上述计算结果不属于积分区间时，该位置比例/积分计算单元根据如下公式进行比例计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k) (3)
其中， Upx(k)为当前时刻经比例运算后的输出值；直接将所述步骤S1.2.1获取的比例计算结果发送至所述陷波滤波器。
优选地，所述步骤S1.3中：所述陷波滤波器获取所述位置比例/积分计算单元发送的计算结果，并根据下式进行计算：
其中，Upx(k)、Upx(k-1)、Upx(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的经比例/积分运算后的输出值；ep(k-1)是前一时刻的位置误差值；Upc(k)、Upc(k-1)、Upc(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的位置环控制输出值；
将该陷波滤波器(22)的计算结果发送至所述第二比较器(3)，以参与电流控制部件的电流误差计算，执行所述步骤S2；
同时外部第一计数器判断是否达到位置环控制周期，当到达位置环控制周期后，重新执行所述步骤S1.1～S1.3。优选地，所述步骤S2包含：
S2.1，外部第二计数器启动计时，完成电流信息采样；
S2.2，采用第二比较器计算位置控制信号与采样获取的电流反馈信号的误差结果ei(k)，电流误差ei(k)据如下公式计算：
ei(k)＝Upc(k)-Kif×Im(k) (5)
其中，Upc(k)为当前时刻电流环控制输入值；Kif为电流反馈系数；Im(k)为当前时刻电动伺服机构(5)电流值；
S2.3，将所述第二比较器的计算误差结果ei(k)发送至电流比例计算单元进行如下式的比例计算：
Uic(k)＝Kpi·(Upc(k)-Kif×Im(k)) (6)
其中，Uic(k)为当前时刻电流环控制输出值；Kpi为电流环比例系数；Upc(k)为当前时刻电流环控制输入值；Kif为电流反馈系数；Im(k)为当前时刻电动伺服机构电流值；
并将计算结果发送至电动伺服机构，以实现对电动伺服机构进行控制；同时外部第二计数器判断是否到达电流环控制周期，当到达时，重新执行所述步骤S2.1～S2.3。
优选地，所述步骤S2.1中，所述电流反馈处理单元获取电动伺服机构输出的反馈信号，并将该反馈信号进行处理，将处理后的反馈信号发送至所述第二比较器的第二输入端；
所述第二比较器判断位置控制信号是否完整输入到该第二比较器、经所述电流反馈处理单元处理的反馈信号发送至所述第二比较器的第二输入端；
当该第二比较器确认位置控制信号完整输入到该第二比较器、经所述电流反馈处理单元处理的反馈信号完整发送至所述第二比较器的第二输入端，该第二比较器进行所述步骤S2.2；否则所述第二比较器(3)继续进行数据采样。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明公开了一种电动伺服系统及其控制算法，通过设置位置比例/积分计算单元、陷波滤波器、位置反馈处理单元、电流控制部件，实现对电动伺服系统进行“位置/电流双闭环+特定区段积分+陷波滤波器”算法，并提出了陷波滤波器的精确算法；从而克服了由于半闭环电动伺服系统特性复杂，非线性环节影响显著的控制难题。本发明能够有效地抑制电动伺服系统的谐振峰，也消除了因间隙造成的极限环。因此，本发明具有很高的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明一种电动伺服系统及其控制算法的现有技术示意图。
图2为本发明一种电动伺服系统的整体结构示意图。
图3为本发明一种电动伺服系统的控制算法的整体流程示意图。
图4为本发明一种电动伺服系统的控制算法的实施例示意图之一。
图5为本发明一种电动伺服系统的控制算法的实施例示意图之二。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，一种电动伺服系统，将电动伺服机构5作为该电动伺服系统的执行机构，该电动伺服机构5的输出端与外部负载6连接，该电动伺服系统包含：第一比较器1、位置控制部件2、第二比较器3及电流控制部件4。
其中，第一比较器1的第一输入端获取输入摆角指令θi；位置控制部件2与第一比较器1连接；第二比较器3的第一输入端与位置控制部件2的输出端连接；电流控制部件4的输入端与第二比较器3的输出端连接，该电流控制部件4的输出端与电动伺服机构5连接。
位置控制部件2包含：位置比例/积分计算单元21、陷波滤波器22及位置反馈处理单元23。其中，位置比例/积分计算单元21的输入端与第一比较器1的输出端连接；获取第一比较器1输出的位置误差ep。陷波滤波器22的输入端与位置比例/积分计算单元21的输出端连接，获取经位置比例/积分计算单元21计算的输出值Upx，该陷波滤波器22的输出端与第二比较器3的第一输入端连接。位置反馈处理单元23的输入端与电动伺服机构5的输出端连接，该位置反馈处理单元23的输出端与第一比较器1的第二输入端连接。
本发明中，第一比较器1通过对获取输入摆角指令θi与位置反馈处理单元23发送的θf进行比较计算，获取位置误差ep。
本发明中，位置比例/积分计算单元21中的比例计算能够改善电动伺服系统的低频响应速度；位置比例/积分计算单元21中的分段积分计算能够根据第一比较器1输出的位置误差ep采用不同的积分系数，当位置误差ep在特定区间时，采用积分环节用于克服因摩擦负载带来的系统稳态误差，当误差在特定区域外关闭积分环节以避免积分饱和。
陷波滤波器22用以在特定频率造成伺服机构位置闭环幅频特性凹谷，以抵消负载环节在特定频率的谐振峰；同时消除因间隙造成的极限环振荡。从信号传递角度来看，陷波滤波器22的作用在于对位置环中传递的信号中的特定频率成分进行衰减，使得负载6固有谐振特性不被激发出来。本发明公开的电动伺服系统的控制算法在实际应用时应根据位置环、电流环的控制周期进行采用双线性变换方法进行离散处理。
电流控制部件4包含：电流比例计算单元41、电流反馈处理单元42。其中，电流比例计算单元41的输入端与第二比较器3的输出端连接，该电流比例计算单元41的输出端与电动伺服机构5的输入端连接；电流反馈处理单元42的输入端与电动伺服机构5的输出端连接，该电流反馈处理单元42的输出端与第二比较器3的第二输入端连接。
本发明中，第二比较器3通过对陷波滤波器22输出的位置环控制输出值Upc与经电流反馈处理单元42处理获取的电流环反馈电压值Uim进行比较计算，获取电流误差ei。电流比例计算单元41根据获取第二比较器3输出的电流误差ei进行比例计算，从而将获得电流环控制输出值Uic输入至电动伺服机构5中，控制电动伺服机构5的工作，从而实现电动伺服机构5对负载6的控制。
如图3所示，一种电动伺服系统的控制算法，该控制算法包含如下步骤：
S1，第一比较器1获取并处理电动伺服系统的输入摆角指令、位置反馈信号，位置控制部件2对该电动伺服系统进行位置闭环控制计算。
优选地，步骤S1包含：
S1.1，初始化电动伺服系统，外部第一计时器启动计时，第一比较器1完成位置信息采样。
在步骤S1.1中，位置反馈处理单元23获取电动伺服机构5输出的位置反馈信号，并将该位置反馈信号进行处理，将处理后的位置反馈信号发送至第一比较器1的第二输入端。
第一比较器1根据判断采样时长是否到达位置采样周期，从而判断输入摆角指令是否完整输入到该第一比较器1、经位置反馈处理单元23处理的反馈信号是否完整发送至第一比较器1的第二输入端。
本实施例中，设定位置环控制周期为2ms，第一比较器1判断是否完全采集到相关信号。当确认已完全采集到输入摆角指令θi；及经位置反馈处理单元23处理获取的位置反馈电压值Uf，并对输入摆角指令θi及位置反馈电压值Uf进行比较处理；未完全采集到相关信号时，第一比较器1继续进行采样工作。
S1.2，采用第一比较器1计算输入摆角指令与位置反馈角度信号的误差，判断是否需要进行积分计算；当需要时，对上述误差结果进行比例、积分计算；当不需要时，对上述误差结果进行比例计算。
该步骤S1.2包含：
S1.2.1，第一比较器1将输入摆角指令与位置反馈角度信号的位置误差计算结果ep(k)发送至位置比例/积分计算单元21；当前位置误差ep(k)据如下公式计算：
ep(k)＝θi(k)-Kpf×Uf(k) (1)
其中，θi(k)为当前时刻位置输入摆角指令；Kpf为位置反馈系数；Uf(k)为当前时刻位置反馈电压值。
S1.2.2，位置比例/积分计算单元21判断上述位置误差计算结果ep(k)是否在积分区间内。
当在积分区间内时，该位置比例/积分计算单元21对上述计算结果进行根据如下公式进行比例、积分计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k)+Ki×∑ep(k) (2)
其中，Kp为位置环比例系数；Ki为位置环积分系数；ep(k)为位置误差值；∑ep(k)为位置误差的累加值；并将计算结果发送至陷波滤波器22。
当上述计算结果不属于积分区间时，该位置比例/积分计算单元21根据如下公式进行比例计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k) (3)
其中，Upx(k)为当前时刻经比例运算后的输出值。
直接将步骤S1.2.1获取的比例计算结果发送至陷波滤波器22。
本实施例中，由于稳态时主要负载类型为摩擦负载，则针对稳态时的负载特殊性，设定积分区间(a，b)的原则为：积分下限a应小于电动伺服系统要求的稳态误差值|e1|，但不宜无限靠近零值或直接取零值，积分上限b应大于电动伺服系统无积分环节时施加额定负载所产生的最大误差值|e2|，亦即0<a<|e1|，b>|e2|。在该区间内积分起作用，其余区间内积分项置零。为防止积分累加过大而产生饱和作用，导致负载振荡，需对积分累计值上限进行限定。
当|ep|∈(a，b)时，离散后的位置环的比例、积分算法如式(2)所示。
当时，离散后的位置环的比例算法如式(3)所示。
S1.3，将步骤S1.2的计算结果发送至陷波滤波器22进行陷波滤波计算获取位置环控制输出信号。
本发明中，陷波滤波器22具有如下形式：
其中，ω0为滤波中心频率；ξ1和ξ2为陷波系数，通过配置ξ1和ξ2的值就可以独立调节陷波滤波器的带宽和衰减深度。定义陷波滤波器的衰减深度为：
D＝20log|N(jω0)| (8)
假设在ω1和ω2时陷波滤波器的幅值为-3dB，定义陷波滤波器的带宽为：
B＝|ω2-ω1| (9)
本发明中，陷波滤波器22的精确调试方法如下：
根据指定的ω0、D和B，精确求解ξ1和ξ2，使陷波滤波器22的调试结果更加精准，使伺服系统频率特性微调成为可能。
在步骤S1.3中：陷波滤波器22获取位置比例/积分计算单元21发送的计算结果，并根据下式进行计算：
其中，Upx(k)、Upx(k-1)、Upx(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的经比例/积分运算后的输出值；ep(k-1)是前一时刻的位置误差值；Upc(k)、Upc(k-1)、Upc(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的位置环控制输出值。
将该陷波滤波器22的计算结果发送至第二比较器3进行电流误差计算，以参与步骤S2的电流控制部件的电流误差计算。同时外部第一计数器判断是否达到位置环控制周期，当到达位置环控制周期后，重新执行所述步骤S1.1～S1.3。
S2，第二比较器3、电流控制部件4根据位置环控制输出信号进行电流闭环控制计算，并将计算结果发送至负载6。该步骤S2包含：
S2.1，外部第二计数器启动计时，完成电流信息采样。
在步骤S2.1中，电流反馈处理单元42获取电动伺服机构5输出的反馈信号，并将该反馈信号进行处理，将处理后的反馈信号发送至第二比较器3的第二输入端。
第二比较器3判断位置控制信号是否完整输入到该第二比较器3、经电流反馈处理单元42处理的反馈信号发送至第二比较器3的第二输入端。
本实施例中，设定电流环控制周期为0.4ms，第二比较器3判断是否完全采集到所有相关信号。当第二比较器3确认已完全采集到位置环控制输出信号Upc；及经电流反馈处理单元42处理获取的电流环反馈电压值Uim，并对位置环控制输出信号Upc及电流环反馈电压值Uim进行比较处理该第二比较器3进行步骤S2.2。未完全采集到所有相关信号时，第二比较器3继续进行采样工作。
S2.2，采用第二比较器3计算位置控制信号与采样获取的电流反馈信号的误差结果ei(k)，电流误差ei(k)据如下公式计算：
ei(k)＝Upc(k)-Kif×Im(k) (5)
其中，Upc(k)为当前时刻电流环控制输入值；Kif为电流反馈系数；Im(k)为当前时刻电动伺服机构5的电流值。
S2.3，将第二比较器3的计算误差结果ei发送至电流比例计算单元41进行如下式的比例计算：
Uic(k)＝Kpi·(Upc(k)-Kif×Im(k)) (6)
其中，Kpi为电流环比例系数；Upc(k)为当前时刻电流环控制输入值。
并将计算结果发送至电动伺服机构5，实现对电动伺服机构5进行控制，以实现对电动伺服机构5进行控制；同时外部第二计数器判断是否到达电流环控制周期，当到达时，重新执行所述步骤S2.1～S2.3
如图4、图5所示，为采用本发明的控制算法进行控制试验的试验结果。其中，试验负载为惯性负载和摩擦浮子，控制位置环控制周期为2ms，电流环控制周期为0.4ms。采用单比例控制时系统的频率特性和最终达到的系统频率特性可知，系统的幅频特性和相频特性得到了显著提升，且系统极限环未被激发。
本发明中，位置环和电流环的控制周期应大于位置环、电流环内所有运算的累计时间，以保证位置环、电流环运行的完整性。
本发明中，位置环和电流环的比例系数首先能够保证电机伺服系统具有足够的快速性。如果比例系数过高，则会显著影响谐振峰值和系统稳定裕量，在调试过程中应当根据系统具体情况和实际需求确定。
本发明中的分段积分环节能够用于提高位置闭环的稳态精度，由于间隙存在，该环节不能直接提高最终输出的稳态精度。当电动伺服机构作为大系统执行机构时，例如用于火箭喷管和飞机翼面的摆角控制，间隙影响可以忽略，而这也是将电动伺服机构输出信号而不是负载摆角信号作为位置环反馈信号的原因之一。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种电动伺服系统，电动伺服机构(5)作为电动伺服系统的执行机构，
该电动伺服机构(5)的输出端与外部负载(6)连接，其特征在于，该电动伺服系统包含：
第一比较器(1)，所述第一比较器(1)的第一输入端获取输入摆角指令；
位置控制部件(2)，与所述第一比较器(1)连接；
第二比较器(3)，所述第二比较器(3)的第一输入端与所述位置控制部件(2)的输出端连接；
电流控制部件(4)，所述电流控制部件(4)的输入端与所述第二比较器(3)的输出端连接，该电流控制部件(4)的输出端与所述电动伺服机构(5)连接；
其中，所述位置控制部件(2)包含：
位置比例/积分计算单元(21)，所述位置比例/积分计算单元(21)的输入端与所述第一比较器(1)的输出端连接；
陷波滤波器(22)，所述陷波滤波器(22)的输入端与位置比例/积分计算单元(21)的输出端连接，该陷波滤波器(22)的输出端与所述第二比较器(3)的第一输入端连接；
位置反馈处理单元(23)，所述位置反馈处理单元(23)的输入端与所述电动伺服机构(5)的输出端连接，该位置反馈处理单元(23)的输出端与所述第一比较器(1)的第二输入端连接；
所述位置比例/积分计算单元(21)将其进行比例及积分计算的结果，或者进行比例计算的结果，发送至陷波滤波器(22)进行陷波滤波计算，以获取位置环控制输出信号；
所述陷波滤波器(22)为：
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其中，ω0为滤波中心频率；ξ1和ξ2为陷波系数，通过配置ξ1和ξ2的值来独立调节陷波滤波器的带宽和衰减深度；
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所述陷波滤波器(22)的衰减深度为：
D＝20log|N(jω0)|
通过假设在ω1和ω2时陷波滤波器(22)的幅值为-3dB，定义陷波滤波器(22)的带宽为：
B＝|ω2-ω1|
所述陷波滤波器(22)获取位置比例/积分计算单元(21)发送的计算结果，并根据下式进行陷波滤波计算：
Upc(k)＝K1·Upx(k)+K2·Upx(k-1)+K3·Upx(k-2)
+K4·Upc(k-1)+K5·Upc(k-2)
其中，Upx(k)、Upx(k-1)、Upx(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的经比例/积分计算单元(21)运算后的输出值；Upc(k)、Upc(k-1)、Upc(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的位置环控制输出值。
2.如权利要求1所述的电动伺服系统，其特征在于，所述电流控制部件(4)包含：
电流比例计算单元(41)，所述电流比例计算单元(41)的输入端与所述第二比较器(3)的输出端连接，该电流比例计算单元(41)的输出端与所述电动伺服机构(5)的输入端连接；
电流反馈处理单元(42)，所述电流反馈处理单元(42)的输入端与所述电动伺服机构(5)的输出端连接，该电流反馈处理单元(42)的输出端与所述第二比较器(3)的第二输入端连接。
3.一种电动伺服系统的控制算法，其特征在于，该控制算法包含如下步骤：
S1，第一比较器(1)获取并处理电动伺服系统的输入摆角指令、位置反馈信号，位置控制部件(2)对该电动伺服系统进行位置闭环控制计算；
S2，第二比较器(3)、电流控制部件(4)根据位置环控制输出信号、电动伺服机构电流信号进行电流闭环控制计算，并将计算结果发送至负载(6)；
其中，所述步骤S1包含：
S1.1，初始化电动伺服系统，外部第一计时器启动计时，第一比较器(1)完成位置信息采样；
S1.2，采用第一比较器(1)计算输入摆角指令与位置反馈角度信号的误差，判断是否需要进行积分计算；当需要时，对上述误差结果进行比例、积分计算；当不需要时，对上述误差结果进行比例计算；
S1.3，陷波滤波器(22)获取步骤S1.2中进行比例及积分计算的结果或进行比例计算的结果，根据下式进行陷波滤波计算来获取位置环控制输出信号：
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<mtable>
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<mi>x</mi>
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<mi>K</mi>
<mn>2</mn>
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<mi>x</mi>
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<mi>k</mi>
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<mi>K</mi>
<mn>3</mn>
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<mi>x</mi>
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<mi>k</mi>
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<mi>K</mi>
<mn>4</mn>
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<mi>c</mi>
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<mi>K</mi>
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<mi>U</mi>
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<mi>c</mi>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，Upx(k)、Upx(k-1)、Upx(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的经比例/积分运算后的输出值；Upc(k)、Upc(k-1)、Upc(k-2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的位置环控制输出值；
将该陷波滤波器(22)的计算结果发送至所述第二比较器(3)，以参与电流控制部件的电流误差计算，执行所述步骤S2；
同时外部第一计数器判断是否达到位置环控制周期，当到达位置环控制周期后，重新执行所述步骤S1.1～S1.3；
所述陷波滤波器(22)为：
<mrow>
<mi>N</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>s</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
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<mi>c</mi>
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<mi>s</mi>
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<mi>U</mi>
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<mi>p</mi>
<mi>x</mi>
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<mn>0</mn>
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<mn>2</mn>
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<mn>0</mn>
<mn>2</mn>
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<mn>1</mn>
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<msub>
<mi>&xi;</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
其中，ω0为滤波中心频率；ξ1和ξ2为陷波系数，通过配置ξ1和ξ2的值来独立调节陷波滤波器的带宽和衰减深度；
<mrow>
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<mn>1</mn>
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<mi>B</mi>
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<mn>2</mn>
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<mn>10</mn>
<mfrac>
<mi>D</mi>
<mn>10</mn>
</mfrac>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
所述陷波滤波器(22)的衰减深度为：
D＝20log|N(jω0)|
通过假设在ω1和ω2时陷波滤波器(22)的幅值为-3dB，定义陷波滤波器(22)的带宽为：
B＝|ω2-ω1|。
4.如权利要求3所述的电动伺服系统的控制算法，其特征在于，所述步骤S1.1中，位置反馈处理单元(23)获取电动伺服机构(5)输出的位置反馈信号，并将该位置反馈信号进行处理，将处理后的位置反馈信号发送至所述第一比较器(1)的第二输入端；
所述第一比较器(1)判断输入摆角指令是否完整输入到该第一比较器(1)、经所述位置反馈处理单元(23)处理的反馈信号是否完整发送至所述第一比较器(1)的第二输入端；
当该第一比较器(1)确认输入摆角指令完整输入到该第一比较器(1)、经所述位置反馈处理单元(23)处理的反馈信号完整发送至所述第一比较器(1)的第二输入端时，该第一比较器(1)进行所述步骤S1.2；否则所述第一比较器(1)继续进行数据采样。
5.如权利要求3所述的电动伺服系统的控制算法，其特征在于，所述步骤S1.2包含：
S1.2.1，所述第一比较器(1)将输入摆角指令与位置反馈角度信号的位置误差计算结果ep(k)发送至位置比例/积分计算单元(21)，当前位置误差ep(k)据如下公式计算：
ep(k)＝θi(k)-Kpf×Uf(k) (1)
其中，θi(k)为当前时刻位置输入摆角指令；Kpf为位置反馈系数；Uf(k)为当前时刻位置反馈电压值；
S1.2.2，所述位置比例/积分计算单元(21)判断上述位置误差计算结果ep是否在积分区间内；
当在积分区间内时，该位置比例/积分计算单元(21)对上述计算结果进行根据如下公式进行比例、积分计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k)+Ki×∑ep(k) (2)
其中，Kp为位置环比例系数；Ki为位置环积分系数；ep(k)为当前时刻位置误差值；∑ep(k)为位置误差的累加值；并将计算结果发送至所述陷波滤波器(22)；
当上述计算结果不属于积分区间时，该位置比例/积分计算单元(21)根据如下公式进行比例计算：
Upx(k)＝Kp×ep(k) (3)
其中，Upx(k)为当前时刻经比例运算后的输出值；
直接将所述步骤S1.2.1获取的比例计算结果发送至所述陷波滤波器(22)。
6.如权利要求3所述的电动伺服系统的控制算法，其特征在于，所述步骤S2包含：
S2.1，外部第二计数器启动计时，完成电流信息采样；
S2.2，采用第二比较器(3)计算位置控制信号与采样获取的电流反馈信号的误差结果ei(k)，当前电流误差ei(k)据如下公式计算：
ei(k)＝Upc(k)-Kif×Im(k) (5)
其中，Upc(k)为当前时刻电流环控制输入值；Kif为电流反馈系数；Im(k)为当前时刻电动伺服机构(5)电流值；
S2.3，将所述第二比较器(3)的计算误差结果ei发送至电流比例计算单元(41)进行如下式的比例计算：
Uic(k)＝Kpi·ei(k) (6)
其中，Uic(k)为当前时刻电流环控制输出值；Kpi为电流环比例系数；并将计算结果发送至电动伺服机构(5)，以实现对电动伺服机构(5)进行控制；同时外部第二计数器判断是否到达电流环控制周期，当到达时，重新执行所述步骤S2.1～S2.3。
7.如权利要求6所述的电动伺服系统的控制算法，其特征在于，所述步骤S2.1中，电流反馈处理单元(42)获取电动伺服机构(5)输出的反馈信号，并将该反馈信号进行处理，将处理后的反馈信号发送至所述第二比较器(3)的第二输入端；
所述第二比较器(3)判断位置控制信号是否完整输入到该第二比较器(3)、经所述电流反馈处理单元(42)处理的反馈信号发送至所述第二比较器(3)的第二输入端；
当该第二比较器(3)确认位置控制信号完整输入到该第二比较器(3)、经所述电流反馈处理单元(42)处理的反馈信号完整发送至所述第二比较器(3)的第二输入端，该第二比较器(3)进行所述步骤S2.2；否则所述第二比较器(3)继续进行数据采样。
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