本发明公开了一种具有偏压补偿的伺服控制系统及其偏压补偿方法，该偏压补偿系统包括依次连接的运放电路、控制电路、驱动电路、单相直流电机和电流传感器，还包括偏压采样及补偿电路，运放电路的输入端连接至电流传感器的输出端，控制电路的输入端连接至运放电路的输出端，偏压采样及补偿电路的输入端连接至运放电路和控制电路之间，偏压采样及补偿电路的输出端连接运放电路的输入端，运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路。本发明提供的基于电流传感器的偏压补偿系统及其方法，在系统上电时即可自动进行实时补偿，不添加机械式调试的硬件电路，操作简单，不受外界环境的影响，准确性高，提高了系统的稳定性。
1.一种具有偏压补偿的伺服控制系统，其特征在于，包括依次连接的运放电路、控制电路、驱动电路、单相直流电机和电流传感器，还包括偏压采样及补偿电路，所述运放电路的输入端连接至电流传感器的输出端，所述控制电路的输入端连接至所述运放电路的输出端，所述偏压采样及补偿电路的输入端连接至所述运放电路和控制电路之间，所述偏压采样及补偿电路的输出端连接所述运放电路的输入端，所述运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路；所述运放电路包括第一、第二、第三、第四仪表运放电路，所述第一仪表运放电路的输入端连接至所述电流传感器的输出端，所述第二仪表运放电路的输入端分别连接所述第一仪表运放电路的输出端和所述偏压采样及补偿电路的输出端，所述第三仪表运放电路的输入端分别连接所述第二仪表运放电路的输出端和系统给定电压，所述第三仪表运放电路的输出端连接所述控制电路的输入端，所述偏压采样及补偿电路的输入端连接至所述第三仪表运放电路和控制电路之间，所述第一、第二、第三仪表运放电路和偏压采样及补偿电路构成反向偏压补偿电路；所述第四仪表运放电路的输入端分别连接所述电流传感器的输出端和所述偏压采样及补偿电路的输出端，所述第四仪表运放电路的输出端与所述偏压采样及补偿电路的输入端连接，所述第四仪表运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路。
2.根据权利要求1所述的伺服控制系统，其特征在于，所述偏压采样及补偿电路包括依次连接的ADC电路、可编辑逻辑器件和DAC电路，所述ADC电路的输入端分别连接所述第三、第四仪表运放电路的输出端，所述DAC电路的输出端分别连接所述第二、第四仪表运放电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的伺服控制系统，其特征在于，所述偏压采样及补偿电路还包括RC低通滤波器，所述RC低通滤波器的输入端连接至所述第三仪表运放电路和控制电路之间，所述RC低通滤波器的输出端连接至所述ADC电路的输入端。
4.根据权利要求2所述的伺服控制系统，其特征在于，所述可编辑逻辑器件为FPGA寄存器。
5.根据权利要求1所述的伺服控制系统，其特征在于，所述第三仪表运放电路和第四仪表运放电路的输出端还分别连接有报错装置。
6.根据权利要求1所述的伺服控制系统，其特征在于，还包括母线直流电源，所述母线直流电源的输出端连接至所述驱动电路的输入端。
7.根据权利要求1所述的具有偏压补偿的伺服控制系统，其特征在于，所述控制电路为PI电路。
8.根据权利要求1所述的具有偏压补偿的伺服控制系统，其特征在于，所述驱动电路为PWM驱动电路。
9.一种用于伺服控制系统的偏压补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：电流传感器检测单相直流电机的两相电流，转换成二次侧电压后输出至运放电路，所述运放电路将所述二次侧电压和系统给定电压进行运算处理之后分别得到初始的反向偏移电压和同向偏移电压；
S2：偏压采样及补偿电路分别采样所述反向偏移电压和同向偏移电压，分别进行储存及补偿处理后反馈至所述运放电路的输入端，所述运放电路根据所述偏压采样及补偿电路的补偿值、二次侧电压和系统给定电压，进行运算处理之后分别得到补偿后的反向偏移电压和补偿后的同向偏移电压，完成单次反向偏压补偿和单次同向偏压补偿，采样的同时所述反向偏移电压经过控制电路放大后发送给驱动电路，所述驱动电路发送相应驱动命令至单相直流电机；
S3：重复步骤S2若干次，直至补偿后的所述反向偏移电压和补偿后的所述同向偏移电压均趋于收敛，判断补偿后的所述同向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的同向偏移电压的范围内，若否则系统报错；若是则继续判断补偿后的反向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的反向偏移电压的范围内，若否则系统报错，若是则补偿成功。
10.根据权利要求9所述的偏压补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述偏压采样及补偿电路对所述反向偏移电压和同向偏移电压进行储存及补偿处理之后，先等待设定时间，待所述系统充分响应后再将补偿值反馈至所述运放电路的输入端。
11.根据权利要求10所述的偏压补偿方法，其特征在于，所述设定时间t需满足：
其中tr为伺服控制系统响应时间，fH为伺服控制系统的带宽频率。
12.根据权利要求9所述的偏压补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中，具体为：所述二次侧电压依次经过所述运放电路中的第一、第二仪表运放电路运算处理之后得到反馈电压，输出至所述运放电路的第三仪表运放电路中，所述第三仪表运放电路将所述反馈电压与所述系统给定电压做比较运算得到初始的反向偏移电压；同时所述二次侧电压被输入至所述运放电路中的第四仪表运放电路，进行运算处理后得到初始的同向偏移电压。
13.根据权利要求12所述的偏压补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体为：所述偏压采样及补偿电路包括ADC电路、可编辑逻辑器件和DAC电路，所述ADC电路采样所述反向偏移电压，将采样值发送到所述可编辑逻辑器件中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路处理后输出至所述第二仪表运放电路的输入端，所述第二仪表运放电路将接收到的补偿值与所述二次侧电压进行运算处理后反馈至所述第三仪表运放电路，所述第三仪表运放电路将接收到的反馈值和系统给定电压进行运算处理得到补偿后的反向偏移电压，完成单次反向偏压补偿；
同时所述ADC电路采样所述同向偏移电压，将采样值发送到所述可编辑逻辑器件中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路处理后输出至所述第四仪表运放电路的输入端，所述第四仪表运放电路将接收到的补偿值与所述二次侧电压进行运算处理得到补偿后的同向偏移电压，完成单次同向偏压补偿。
14.根据权利要求13所述的偏压补偿方法，其特征在于，步骤S2中，所述ADC电路采样所述反向偏移电压具体为将所述反向偏移电压放大k1倍，所述可编辑逻辑器件进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路接收的电压放大k2倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路处理具体为将从所述可编辑逻辑器件接收的电压再放大k3倍，其中k1为ADC电路的运放比例系数、k3为DAC电路的运放比例系数，k2为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k1*k2*k3的取值范围为1～1.05。
15.根据权利要求13所述的偏压补偿方法，其特征在于，步骤S2中，所述ADC电路采样所述同向偏移电压具体为将所述同向偏移电压放大k4倍，所述可编辑逻辑器件进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路接收的电压放大k5倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路处理具体为将从所述可编辑逻辑器件接收的电压再放大k6倍，其中k4为ADC电路的运放比例系数、k6为DAC电路的运放比例系数，k5为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k4*k5*k6的取值范围为1～1.05。
一种具有偏压补偿的伺服控制系统及其偏压补偿方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电动机的控制领域，具体涉及一种具有偏压补偿的伺服控制系统及其偏压补偿方法。
背景技术
[0002] 光刻机是芯片制造行业中的关键设备，集成电路的发展与光刻机的发展息息相关。其中精密传输技术作为光刻机中一项关键技术，扮演着越来越重要的角色。在光刻机对硅片进行加工刻录之前，硅片的精确定位至关重要，精密传输系统采用伺服控制的方式实现硅片的精确定位，因此伺服控制的精确性决定生产工艺及产品的品质，任何细微的位移偏差都会对产品的质量造成巨大的影响。
[0003] 如图1所示，伺服控制系统一般采用多闭环的控制方式，由外到内环依次包括位置环、速度环和电流环。利用电流传感器检测电机的速度、位置及电流，并与给定参考量比较，经过相应的控制器实现PWM驱动以达到伺服控制的目的。其中电流环的控制过程为：利用电流传感器的反馈电流与实际给定电流之间的差值，经过电流控制器(一般为PI控制器)放大，以此来通过场效应管的开关控制PWM的占空比以达到控制电机的目的。然而在反馈过程中需要经过电流传感器采样、各种运放电路的处理，导致反馈的电流中会夹杂电流传感器及运放电路带来的电压偏移量，虽然这些电压偏移很小，但是经过PI控制器放大后，很小的电压偏移也会引起场效应管的误动作，改变PWM的占空比，轻则导致伺服电机待机状态下转子发生抖动，重则导致整个控制系统的崩溃，严重影响伺服控制的精确性和稳定性，成为光刻机工件台等精密传输系统中不可忽略的重大问题。
[0004] 现有技术中通常采用可调电阻等机械式硬件电路补偿偏压的方法，通过调节可调电阻达到调节偏压的目的。然而该方法需要手动调试，调试麻烦，并且随着温度变化、硬件老化等外界因素的影响，偏移电压会发生变化，此外机械振动也会改变可调电阻的大小，从而降低该方法的可靠性。
[0005] 针对上述问题，现有技术中提出了一种针对三相电机电流传感器偏差进行补偿的装置和方法。该方法首先判断电动机PWM控制与中断状态，在PWM中断时检测电流传感器的电流，即为电流传感器的偏压。将此作为基准偏压通过频繁或者每隔一定周期对动态系统进行补偿，可以补偿电流传感器造成的大部分偏差，但是此方法仍有以下几个缺点：一是该方法采用的补偿比例系数K＝1(即采样得到的偏压即为补偿的偏压)，并且进行单次补偿，然而在硬件电路中采样得到的偏压与补偿的偏压不可能绝对满足1:1的关系，所以剩余偏压无法确定，从而降低了控制精度；二是该方法需要对三相电机中的每一相电流进行单独补偿，每个补偿系统都必须独立，增加了系统的复杂性；三是该方法忽略系统中逆变器造成的给定电流与采样电流之间的相位差，影响检测到的基准偏压的准确性，从而影响了对电机的控制精度。
[0006] 之后现有技术中又提出了一种针对三相电机各相电流传感器电流反馈与给定电流之间误差，通过矢量控制分别补偿的方法。即通过设计隔离直流分量的同步滤波器，通过测量各相电流的大小及相位，分别测出各相电流的谐波畸变，再对有限的畸变谐波进行反相，并将其加到电流传感器中，使得同步滤波器输出的直流分量减小到零，以此消除谐波实现偏压补偿。然而该方向仅针对电流传感器中引入的谐波进行补偿，但由于引入谐波不确定，所以补偿谐波个数及系数K值难确定，而且只针对其中的一个或者几个低次谐波进行补偿，对其余大部分不确定的畸变谐波无能为力，并且同步滤波器不能快速隔离直流分量。此外该方法忽略了2/3变换、2/3反变换及静止坐标和旋转坐标变换过程中的误差，并且依赖同步滤波器，补偿方法复杂，难以实现，且此方法仅针对三相电机，且必须使用矢量控制方法，对其他电机和控制方法不适用，因此具有一定局限性。
发明内容
[0007] 本发明提供了一种具有偏压补偿的伺服控制系统及其偏压补偿方法，以解决上述技术问题。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种具有偏压补偿的伺服控制系统，包括依次连接的运放电路、控制电路、驱动电路、单相直流电机和电流传感器，还包括偏压采样及补偿电路，所述运放电路的输入端连接至电流传感器的输出端，所述控制电路的输入端连接至所述运放电路的输出端，所述偏压采样及补偿电路的输入端连接至所述运放电路和控制电路之间，所述偏压采样及补偿电路的输出端连接所述运放电路的输入端，所述运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路。
[0009] 进一步的，所述运放电路包括第一、第二、第三、第四仪表运放电路，所述第一仪表运放电路的输入端连接至所述电流传感器的输出端，所述第二仪表运放电路的输入端分别连接所述第一仪表运放电路的输出端和所述偏压采样及补偿电路的输出端，所述第三仪表运放电路的输入端分别连接所述第二仪表运放电路的输出端和系统给定电压，所述第三仪表运放电路的输出端连接所述控制电路的输入端，所述偏压采样及补偿电路的输入端连接至所述第三仪表运放电路和控制电路之间，所述第一、第二、第三仪表运放电路和偏压采样及补偿电路构成反向偏压补偿电路；所述第四仪表运放电路的输入端分别连接所述电流传感器的输出端和所述偏压采样及补偿电路的输出端，所述第四仪表运放电路的输出端与所述偏压采样及补偿电路的输入端连接，所述第四仪表运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路。
[0010] 进一步的，所述偏压采样及补偿电路包括依次连接的ADC电路、可编辑逻辑器件和DAC电路，所述ADC电路的输入端分别连接所述第三、第四仪表运放电路的输出端，所述DAC电路的输出端分别连接所述第二、第四仪表运放电路的输入端。
[0011] 进一步的，所述偏压采样及补偿电路还包括RC低通滤波器，所述RC低通滤波器的输入端连接至所述第三、仪表运放电路和控制电路之间，所述RC低通滤波器的输出端连接至所述ADC电路的输入端。
[0012] 进一步的，所述可编辑逻辑器件为FPGA寄存器。
[0013] 进一步的，所述第三仪表运放电路和第四仪表运放电路的输出端还分别连接有报错装置。
[0014] 进一步的，还包括母线直流电源，所述母线直流电源的输出端连接至所述驱动电路的输入端。
[0015] 进一步的，所述控制电路为PI电路。
[0016] 进一步的，所述驱动电路为PWM驱动电路。
[0017] 本发明还提供一种用于伺服控制系统的偏压补偿方法，包括以下步骤：
[0018] S1：电流传感器检测单相直流电机的两相电流，转换成二次侧电压后输出至运放电路，所述运放电路将所述二次侧电压和系统给定电压进行运算处理之后分别得到初始的反向偏移电压和同向偏移电压；
[0019] S2：偏压采样及补偿电路分别采样所述反向偏移电压和同向偏移电压，分别进行储存及补偿处理后反馈至所述运放电路的输入端，所述运放电路根据所述偏压采样及补偿电路的补偿值、二次侧电压和系统给定电压，进行运算处理之后分别得到补偿后的反向偏移电压和补偿后的同向偏移电压，完成单次反向偏压补偿和单次同向偏压补偿，采样的同时所述反向偏移电压经过控制电路放大后发送给驱动电路，所述驱动电路发送相应驱动命令至单相直流电机；
[0020] S3：重复步骤S2若干次，直至补偿后的所述反向偏移电压和补偿后的所述同向偏移电压均趋于收敛，判断补偿后的所述同向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的同向偏移电压的范围内，若否则系统报错；若是则继续判断补偿后的反向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的反向偏移电压的范围内，若否则系统报错，若是则补偿成功。
[0021] 进一步的，所述步骤S2中，所述偏压采样及补偿电路对所述反向偏移电压和同向偏移电压进行储存及补偿处理之后，先等待设定时间，待所述系统充分响应后再将补偿值反馈至所述运放电路的输入端。
[0022] 进一步的，所述设定时间t需满足：
[0023]
[0024] 其中tr为伺服控制系统响应时间，fH为伺服控制系统的带宽频率。
[0025] 进一步的，所述步骤S1中，具体为：所述二次侧电压依次经过所述运放电路中的第一、第二仪表运放电路运算处理之后得到反馈电压，输出至所述运放电路的第三仪表运放电路中，所述第三仪表运放电路将所述反馈电压与所述系统给定电压做比较运算得到初始的反向偏移电压；同时所述二次侧电压被输入至所述运放电路中的第四仪表运放电路，进行运算处理后得到初始的同向偏移电压。
[0026] 进一步的，所述步骤S2中，具体为：所述偏压采样及补偿电路包括ADC电路、可编辑逻辑器件和DAC电路，所述ADC电路采样所述反向偏移电压，将采样值发送到所述可编辑逻辑器件中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路处理后输出至所述第二仪表运放电路的输入端，所述第二仪表运放电路将接收到的补偿值与所述二次侧电压进行运算处理后反馈至所述第三仪表运放电路，所述第三仪表运放电路将接收到的反馈值和系统给定电压进行运算处理得到补偿后的反向偏移电压，完成单次反向偏压补偿；
[0027] 同时所述ADC电路采样所述同向偏移电压，将采样值发送到所述可编辑器件中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路处理后输出至所述第四仪表运放电路的输入端，所述第四仪表运放电路将接收到的补偿值与所述二次侧电压进行运算处理得到补偿后的同向偏移电压，完成单次同向偏压补偿。
[0028] 进一步的，步骤S2中，所述ADC电路采样所述反向偏移电压具体为将所述反向偏移电压放大k1倍，所述可编辑逻辑器件进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路接收的电压放大k2倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路处理具体为将从所述可编辑逻辑器件接收的电压再放大k3倍，其中k1为ADC电路的运放比例系数、k3为DAC电路的运放比例系数，k2为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k1*k2*k3的取值范围为1～1.05。
[0029] 进一步的，步骤S2中，所述ADC电路采样所述同向偏移电压具体为将所述同向偏移电压放大k4倍，所述可编辑逻辑器件进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路接收的电压放大k5倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路处理具体为将从所述可编辑逻辑器件接收的电压再放大k6倍，其中k4为ADC电路的运放比例系数、k6为DAC电路的运放比例系数，k5为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k4*k5*k6的取值范围为1～1.05。
[0030] 本发明提供的具有偏压补偿的伺服控制系统及其方法，通过设置运放电路和偏压采样及补偿电路构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路，针对电流传感器输出的二次侧电压同时进行反向偏压补偿和同向偏压补偿，本发明对于电流传感器产生的反向偏压和同向偏压进行区别补偿，从运放电路的输出端采集偏压数据，经过计算处理后将其存于可编辑逻辑器件内，并且更新补偿输出，即将累计偏移电压不断更新，对每个偏压进行有限次数补偿，使其趋于收敛。本发明在系统上电时即可自动进行实时补偿，不添加机械式调试的硬件电路，操作简单，准确性高，补偿全面，不受外界环境的影响，大大提高系统的稳定性。
附图说明
[0031] 图1是现有伺服控制系统采用的多闭环的控制方式示意图；
[0032] 图2是本发明具有偏压补偿的伺服控制系统一具体实施例的结构示意图；
[0033] 图3是本发明反向偏压补偿电路和同向偏压补偿电路一具体实施例的结构示意图。
[0034] 图中所示：1、运放电路；101～104、第一～第四仪表运放电路；2、控制电路；3、驱动电路；4、单相直流电机；5、电流传感器；6、偏压采样及补偿电路；601、ADC电路；602、可编辑逻辑器件；603、DAC电路；7、母线直流电源。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图对本发明作详细描述：
[0036] 如图2-3所示，本发明提供一种具有偏压补偿的伺服控制系统，为电流环系统提供偏压补偿，包括依次连接的运放电路1、控制电路2、驱动电路3、单相直流电机4和电流传感器5，优选的，所述控制电路2为PI(proportional integral，比例积分)电路，所述驱动电路3为PWM驱动电路，控制电路2产生PWM波对PWM驱动电路3进行控制，本发明的具有偏压补偿的伺服控制系统还包括偏压采样及补偿电路6和母线直流电源7，所述母线直流电源7的输出端连接至所述驱动电路3的输入端。所述运放电路1的输入端连接至电流传感器5的输出端，所述控制电路2的输入端连接至所述运放电路1的输出端，所述偏压采样及补偿电路6的输入端连接至所述运放电路1和控制电路2之间，所述偏压采样及补偿电路6的输出端连接所述运放电路1的输入端，所述运放电路1和偏压采样及补偿电路6构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路。具体的，反向偏压补偿为系统给定电压与电流传感器5输出的二次侧电压经过运放处理之后得到的反馈电压之间的偏压补偿，其包括电流传感器5的反向偏压和运放电路1产生的偏压。同向偏压补偿为电流传感器5输出的二次侧电压之间的绝对偏压补偿，其包括电流传感器5的同向偏压和运放电路1产生的偏压。
[0037] 如图3所示，所述运放电路1包括所述运放电路包括第一、第二、第三、第四仪表运放电路101、102、103、104，所述第一仪表运放电路101的输入端连接至所述电流传感器5的输出端，所述第二仪表运放电路102的输入端分别连接所述第一仪表运放电路101的输出端和所述偏压采样及补偿电路6的输出端，所述第三仪表运放电路103的输入端分别连接所述第二仪表运放电路102的输出端和系统给定电压，所述第三仪表运放电路103的输出端连接所述控制电路2的输入端，所述偏压采样及补偿电路6的输入端连接至所述第三仪表运放电路103和控制电路2之间，所述第一、第二、第三仪表运放电路101、102、103和偏压采样及补偿电路6构成反向偏压补偿电路；所述第四仪表运放电路104的输入端分别连接所述电流传感器5的输出端和所述偏压采样及补偿电路的输出端，所述第四仪表运放电路104的输出端与所述偏压采样及补偿电路6的输入端连接，所述第四仪表运放电路104和偏压采样及补偿电路6构成同向偏压补偿电路。
[0038] 具体的，电流传感器5输出的二次侧电压经过第一仪表运放电路101运算处理，具体为做差运算，之后，与偏压采样及补偿电路6输出的补偿电压(每周期第一次补偿开始之前补偿电压为0)一同经过第二仪表运放电路102运算处理之后输出至第三仪表运放电路103中与系统给定电压做比较运算得到反向偏移电压，同时，所述偏压采样及补偿电路6采集所述反向偏移电压，进行储存及补偿处理后输出至所述第二仪表运放电路102的输入端，完成单次反向偏压补偿；如图3所示，所述二次侧电压经过所述第四仪表运放电路104运算处理，具体为做和运算，之后直接得到同向偏移电压，所述偏压采样及补偿电路6采集所述同向偏移电压，进行储存及补偿处理后输出至所述第四仪表运放电路104的输入端，完成单次同向偏压补偿。
[0039] 请继续参照图3，所述偏压采样及补偿电路6包括依次连接的ADC(analog to digital converter，模数转换)电路601、可编辑逻辑器件602和DAC(digital to analog converter，数模转换)电路603，三者集成在驱动板卡上，统一供电，所述ADC电路601的输入端连接所述第三仪表运放电路103、第四仪表运放电路104的输出端，所述DAC电路603的输出端分别连接至所述第二、第四仪表运放电路102、104的输入端。所述偏压采样及补偿电路6还包括RC低通滤波器，所述RC低通滤波器的输入端连接至所述第三仪表运放电路103和控制电路2之间，所述RC低通滤波器的输出端连接至所述ADC电路601的输入端，通过RC低通滤波器在ADC电路601对反向偏移电压进行采集之前对其进行滤波，去处高频噪声干扰。
[0040] 优选的，所述可编辑逻辑器件602为FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)寄存器，优选的，所述第三仪表运放电路103和第四仪表运放电路104的输出端还分别连接有报错装置(图中未标出)。具体的，ADC电路601采集反向偏移电压和同向偏移电压之后存储在可编辑逻辑器件602中，可编辑逻辑器件602通过补偿算法对存储的电压进行补偿处理，之后通过DAC电路603对应输出至第二、第四仪表运放电路102、104的输入端进行补偿，该补偿算法即对采样得到的反向偏移电压和同向偏移电压放大K倍，K的取值范围为1～1.05，使系统的偏压补偿趋于收敛，确保系统稳定性。本发明中，同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路共同使用ADC电路601、可编辑逻辑器件602和DAC电路603，两个补偿电路利用ADC电路601、可编辑逻辑器件602和DAC电路603电路芯片中的不同通道，两者互不干扰，节省了电路器件，提高了资源利用率。
[0041] 本发明还提供一种基于电流传感器的偏压补偿方法，包括以下步骤：
[0042] S1：电流传感器5检测单相直流电机4的两相电流iA、iB，转换成二次侧电压uA、uB后输出至运放电路1，所述运放电路1将所述二次侧电压uA、uB和系统给定电压VSET进行运算处理之后分别得到初始的反向偏移电压和同向偏移电压，具体的，所述二次侧电压uA、uB依次经过所述运放电路1中的第一、第二仪表运放电路101、102运算处理之后得到反馈电压，输出至所述运放电路1的第三仪表运放电路102中，所述第三仪表运放电路103将所述反馈电压与所述系统给定电压VSET做比较运算得到初始的反向偏移电压；同时所述二次侧电压uA、uB被输入至所述运放电路1中的第四仪表运放电路104，进行运算处理后得到初始的同向偏移电压。如图1所示；两相电流iA、iB，理论上大小相等、方向相反，同理二次侧电压uA、uB大小相等、方向相反，然而由于电流传感器5的存在容易带来电压偏移量，包括同向偏移和反向偏移，同向偏移即二次侧电压uA、uB同时增大或减小，反向偏移即二次侧电压uA、uB其中一个增大，另一个减小。
[0043] S2：偏压采样及补偿电路6分别采样所述反向偏移电压和同向偏移电压，分别进行储存及补偿处理后反馈至所述运放电路1的输入端，所述运放电路1根据所述偏压采样及补偿电路6的补偿值、二次侧电压uA、uB和系统给定电压VSET，进行运算处理之后分别得到补偿后的反向偏移电压和补偿后的同向偏移电压，完成单次反向偏压补偿和单次同向偏压补偿，采样的同时所述反向偏移电压经过控制电路2放大后发送给驱动电路3，所述驱动电路3发送相应驱动命令至单相直流电机4。具体的，所述偏压采样及补偿电路包括ADC电路601、可编辑逻辑器件602和DAC电路603，所述ADC电路601采样所述反向偏移电压，将采样值发送到所述可编辑逻辑器件602中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路603处理后输出至所述第二仪表运放电路102的输入端，所述第二仪表运放电路102将接收到的补偿值与所述二次侧电压uA、uB进行运算处理后反馈至所述第三仪表运放电路103，所述第三仪表运放电路103将接收到的反馈值和系统给定电压VSET进行运算处理得到补偿后的反向偏移电压，完成单次反向偏压补偿；
[0044] 同时所述ADC电路601采样所述同向偏移电压V5，将采样值发送到所述可编辑器件602中进行补偿处理和储存，并通过所述DAC电路603处理后输出至所述第四仪表运放电路
104的输入端，所述第四仪表运放电路104将接收到的补偿值与所述二次侧电压uA、uB进行运算处理得到补偿后的同向偏移电压，完成单次同向偏压补偿。
[0045] 所述ADC电路601采样所述反向偏移电压具体为将所述反向偏移电压放大k1倍，所述可编辑逻辑器件602进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路601接收的电压放大k2倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路603处理具体为将从所述可编辑逻辑器件602接收的电压再放大k3倍，其中k1为ADC电路的运放比例系数、k3为DAC电路的运放比例系数，k2为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k1*k2*k3的取值范围为1～1.05。
[0046] 所述ADC电路601采样所述同向偏移电压具体为将所述同向偏移电压放大k4倍，所述可编辑逻辑器件602进行补偿处理具体为，将从所述ADC电路601接收的电压放大k5倍后再与前一次储存的电压相加，通过所述DAC电路603处理具体为将从所述可编辑逻辑器件602接收的电压再放大k6倍，其中k4为ADC电路的运放比例系数、k6为DAC电路的运放比例系数，k5为ADC电路与DAC电路之间转换的比例系数，且k4*k5*k6的取值范围为1～1.05。
[0047] k1的选择要最大利用ADC电路601满量程，该满量程为10V，即系统最大的同向偏移电压|V4|.k1＝10，由于系统最大的反向偏移电压|V4|可知，因此可确定k1的值，k2为固定常数，同样k4的选择要最大利用ADC电路601满量程，该满量程为10V，即系统最大的同向偏移电压|V5|.k4＝10，由于系统最大的同向偏移电压|V5|可知，因此可确定k4的值；k5为定常数[0048] 所述偏压采样及补偿电路6对所述反向偏移电压和同向偏移电压进行储存及补偿处理之后，先等待设定时间，待所述系统充分响应后再将补偿值反馈至所述运放电路的输入端。
[0049] 所述设定时间t需满足：
[0050]
[0051] 其中tr为伺服控制系统响应时间，fH为伺服控制系统的带宽频率。
[0052] S3：重复步骤S2若干次，直至补偿后的所述反向偏移电压和补偿后的所述同向偏移电压均趋于收敛，判断补偿后的所述同向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的同向偏移电压的范围内，若否则系统报错；若是则继续判断补偿后的反向偏移电压的收敛值是否处于系统最大容忍的反向偏移电压的范围内，若否则系统报错，若是则补偿成功。
[0053] 本实施例中，重复步骤S2三次，便完成一次完整的补偿周期，即三次单次补偿为一个完整的补偿周期，且在完成一次完整的补偿周期后，在系统响应之间，通过偏压采样及补偿电路6中的ADC电路601对所述反向偏移电压V4和同向偏移电压V5分别进行采样，得到剩余反向偏压和剩余同向偏压，并将两者分别与系统所能容忍的最大反向偏压|Ve|和最大同向偏压|Vd|做比较，若所述剩余反向偏压≤系统容忍的最大反向偏压|Ve|，且所述剩余同向偏压≤系统容忍的最大同向偏压，则补偿成功，否则补偿失败，系统报错。
[0054] 本实施例中，针对反向偏压补偿周期，给出了一组实际参数，k1＝4.06，k2＝0.25，k3＝1.026，k1·k2·k3＝1.0414略大于1，针对每次单次补偿，采集的反向偏压、可编程逻辑器件中存储的数据、每次补偿的偏压和剩余偏压等数据如表1所示。
[0055] 表1 一个反向偏压补偿周期内每次补偿的偏压和剩余偏压数据
[0056]
[0057] 从上表可以看出，3次单独补偿(即一次完整的补偿)后系统趋于收敛，ADC电路601采样得到的剩余反向偏压为|-0.0004V4|≤|Ve|，即完成该反向补偿周期，等待进入下一个反向偏压补偿周期。
[0058] 实施例中，针对一个完整的同向补偿周期，也给出了一组实际参数：k4＝33.28，k5＝0.25，k6＝0.123，k4·k5·k6＝1.0234略大于1，由于同向偏压比反向偏压小，为最大利用ADC电路601的满量程，所以k4比k1大。
[0059] 表2 一个同向偏压补偿周期内每次补偿的偏压和剩余偏压数据
[0060]
[0061] 从上表可以看出，经过3次单独补偿(即一次完整的补偿周期)后系统趋于收敛，ADC电路603采样得到的剩余同向偏压为|-0.0001V5|≤|Vd|，即此次同向补偿周期完成，等待进入下一个同向偏压补偿周期。
[0062] 本发明提供的具有偏压补偿的伺服控制系统及其方法，通过设置运放电路1和偏压采样及补偿电路6构成同向偏压补偿电路和反向偏压补偿电路，针对电流传感器5输出的二次侧电压同时进行反向偏压补偿和同向偏压补偿，本发明对于电流传感器5和运放电路1产生的反向偏压和同向偏压进行区别补偿，从运放电路1的输出端采集偏压数据，经过计算处理后将其存于可编辑逻辑器件内，并且更新补偿输出，即将累计偏移电压不断更新，对每个偏压进行有限次数补偿，使其趋于收敛。本发明在系统上电时即可自动进行实时补偿，不添加机械式调试的硬件电路，操作简单，准确性高，补偿全面，不受外界环境的影响，大大提高系统的稳定性。
[0063] 虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
