[發明專利]一種基于PDFF的交流伺服驅動器控制參數自整定方法

有效

• 申請號: 201310695273.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103713516B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 宋寶;唐小琦;楊勇泉;鄭世祺;陳天航;蘇玲宏;代攀;唐玉枝;宛世源
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于交流伺服系統控制技術領域，更具體地，涉及一種基于PDFF的交流伺服驅動器控制參數自整定方法。

背景技術

裝備制造業是國民經濟和國防建設的基礎產業，其發展水平決定了國民經濟的發展水平。在現代科學技術飛速發展的影響下，制造業向著高性能、高精度、多品種、低成本等方向發展。由于目前高性能的數控系統一般都配置交流伺服系統，所以研究高性能的交流伺服系統，提升伺服控制系統對永磁同步電機的控制就成為了裝備制造業快速發展的關鍵。

交流伺服驅動器是交流伺服系統的控制核心，通常由位置環、速度環和電流環三個控制環組成。三環控制結構可以使伺服系統獲得較好的動態跟隨特性和抗干擾性能，一般而言內層控制環電流環的作用是提高系統的響應速度，及時抑制內部干擾，可以近似看作比例系數為1的比例環節。中間控制環速度環的作用是增強系統抗負載擾動的能力，提高速度的穩定性，速度環的性能直接影響到整體伺服系統的性能。外層控制環位置環保證系統的動態跟蹤性能和靜態精度，保證伺服系統的穩定快速運行。

傳統的交流伺服系統一般采用PID(Proportion IntegrationDifferentiation，比例積分微分)調節器來完成控制過程，例如論文文獻(仇國慶，羅宣林，王平，吳迪，楊志龍，PMSM伺服系統的PID控制器設計及仿真，重慶大學學報，2008,3(31))中對伺服系統的PID控制器做了詳盡的描述，在其伺服系統速度控制策略中，速度調節器采用傳統的PI控制器來實現。傳統的交流伺服驅動器一般位置環采用P調節器，速度環采用PI調節器，電流環采用PI或P調節器。

交流伺服系統的性能不僅取決于其采用的控制策略，而且取決于該伺服驅動器各控制環調節器中設置的控制參數。其控制參數的優劣直接影響伺服驅動器的性能。只有當交流伺服驅動器中設置的控制參數、采用的控制策略符合伺服驅動器當前的工況以及自身特性時，伺服驅動器才能發揮出最佳性能。

但是，實際工作過程中，交流伺服系統的負載慣量、運動摩擦系數等因素常常會發生變化，會導致速度環的控制性能下降，因此常常需要工程調試人員對速度環的控制參數進行重新整定。但是由于實際工況的復雜性以及控制參數調試的繁瑣，需要調試人員有較強的專業知識水平。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的是提供一種基于偽微分反饋與前饋(PDFF，Pseudo Derivative Feedback with Feedforward)的交流伺服系統速度環控制參數的自整定方法，伺服系統自整定方法是指根據伺服系統的固有特性以及工況自動優化伺服系統的控制參數，使其達到最優。該自整定方法在伺服驅動器的速度環利用PDFF控制器取代傳統的PI控制器，并自動地整定控制器的參數。該自整定方法利用遞推最小二乘法來辨識被控對象的模型，在根據可行的性能指標，利用模式搜索算法對控制器參數進行尋優，得到最優的控制參數，使得伺服驅動系統具有良好的抗擾動能力、控制精度以及魯棒性。

本發明提出了一種基于PDFF的交流伺服驅動器控制參數自整定方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在每個采樣時刻K從伺服驅動系統中采集電機轉速ω(k)和電流值i_q(k)，獲得辨識交流伺服系統模型所需要的電流與速度信號；

(2)根據所采集的電流與速度信號，辨識交流伺服驅動系統的速度環被控對象模型，獲得模型的參數，其中速度環被控對象模型為i_q(k)＝-m₁i_q(k-1)-m₂i_q(k-2)+n₁ω(k-1)+n₂ω(k-2)，m₁，m₂，n₁，n₂為待辨識速度環被控對象模型的參數；