[發明專利]伺服電機抗干擾補償控制系統及控制方法

無效

• 申請號: 201310007629.4
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103095204A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 徐凱;劉善超;張穎;許強;徐文軒;劉楚紅;韓文康
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯懋琪;侯春樂

1.一種伺服電機抗干擾補償控制系統，包括電動機、伺服驅動、DSP和計算機，其中，DSP實時采集電動機的運行參數并根據運行參數進行相關處理獲得主控制信號，DSP將主控制信號輸出至伺服驅動，伺服驅動根據主控制信號調整電動機的運行狀態，計算機與DSP通信連接，計算機用于操作人員與DSP之間的人機對話；其特征在于：

所述DSP包括如下模塊：干擾觀測模塊、模糊協調控制模塊、遞歸模糊神經網絡模塊、主控制模塊、摩擦補償模塊、預處理模塊和處理模塊；干擾觀測模塊、模糊協調控制模塊、遞歸模糊神經網絡模塊、主控制模塊、摩擦補償模塊和預處理模塊均與處理模塊通信連接；

其中，預處理模塊對DSP輸出的主控制信號u(k-1)、給定位置信號θ^*(k)和電動機實際位置信號θ(k-1)進行連續采樣，并實時計算出如下參數：電動機給定位置信號與實際位置信號之間的誤差e(k)，即電動機位置信號誤差；時序上相鄰兩個誤差之間的誤差變化率即電動機位置信號誤差變化率；時序上相鄰兩個電動機實際位置信號之間的變化率即電動機位置信號變化率；前述的u(k-1)、θ(k-1)、e(k)、和存儲在預處理模塊內以備其他模塊調用；

干擾觀測模塊從預處理模塊中調用u(k-1)和θ(k-1)，并按常規手段對u(k-1)和θ(k-1)進行處理后，輸出干擾控制信號u_d(k)；

摩擦補償模塊從預處理模塊中調用采用LuGre摩擦補償模型按常規手段對進行處理，輸出摩擦控制信號T_f(k)；

主控制模塊從預處理模塊中調用e(k)和并采用常規的PI或PID控制進行調節處理，輸出PI/PID控制信號u_p(k)；

遞歸模糊神經網絡模塊從預處理模塊中調用e(k)和遞歸模糊神經網絡模塊內的遞歸模糊神經網絡為4層結構，分別為輸入層、成員函數層、模糊推理層和輸出層；輸入層采用電動機位置信號誤差和電動機位置信號誤差變化率作為兩個神經元的輸入；成員函數層的隸屬度函數采用高斯基函數；遞歸模糊神經網絡采用梯度下降法進行訓練，通過調整成員函數層高斯基函數的均值中心和標準偏差以及模糊推理層的遞歸權值和輸出層權值，使遞歸模糊神經網絡模塊輸出遞歸模糊神經控制信號u_f(k)；

模糊協調控制模塊從預處理模塊中調用e(k)和同時，模糊協調控制模塊調用u_d(k)和u_f(k)；模糊協調控制模塊內預置有兩個模糊推理規則表，兩個模糊推理規則表均為雙輸入、單輸出模式，模糊推理規則表的兩個輸入變量分別為電動機位置信號誤差和電動機位置信號誤差變化率，輸出變量為加權系數，其中，第一模糊推理規則表對應遞歸模糊神經網絡模塊，第一模糊推理規則表的輸出變量為遞歸模糊神經控制信號u_f(k)的加權系數λ₁，第二模糊推理規則表對應干擾觀測模塊，第二模糊推理規則表的輸出變量為干擾控制信號u_d(k)的加權系數λ₂；模糊協調控制模塊計算出加權系數后，按下式對u_f(k)和u_d(k)進行加權處理并輸出加權控制信號u_xt(k)：

u_xt(k)＝λ₁u_f(k)-λ₂u_d(k)；

處理模塊調用u_p(k)、T_f(k)和u_xt(k)，處理模塊按下式對u_p(k)、T_f(k)和u_xt(k)進行處理并輸出主控制信號u(k)：

u(k)＝u_p(k)+u_xt(k)+T_f(k)

主控制信號u(k)即為DSP向伺服驅動輸出的主控制信號；

其中，k為采樣次數的序號。