[發(fā)明專利]一種基于位移無靜差的位置伺服系統(tǒng)比例控制方法

在審

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• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105245144A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李長紅;韓耀鵬;邊黨偉;楊波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)集團第二O二研究所
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服系統(tǒng)，尤其涉及伺服系統(tǒng)的位置控制。

背景技術(shù)

伺服系統(tǒng)在各個行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，如國防業(yè)、制造業(yè)、輕工業(yè)等領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，伺服系統(tǒng)由模擬系統(tǒng)發(fā)展至全數(shù)字系統(tǒng)，控制越來越靈活，主要分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。近年來，永磁同步電機以其小體積、高功率密度的優(yōu)點，由其組成的交流伺服系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，通過采用矢量控制可實現(xiàn)優(yōu)良的動態(tài)性能和寬調(diào)速范圍。伺服系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成，電流環(huán)和速度環(huán)作為位置伺服系統(tǒng)的被控對象，是構(gòu)成位置伺服系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，因而位置伺服系統(tǒng)可看作是由被控對象和位置控制器組成，永磁同步電機或直流電機實現(xiàn)的速度環(huán)在分析和設(shè)計時通常簡化為一階慣性環(huán)節(jié)，便于位置控制器的綜合和校正。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于位移無靜差的位置伺服系統(tǒng)比例控制方法，根據(jù)位移無靜差標(biāo)準(zhǔn)型實現(xiàn)位置控制器比例增益整定和位置控制。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

第一步，根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益K_Ω、速度環(huán)時間常數(shù)T_Ω、電機至執(zhí)行機構(gòu)末端的總傳動比i和位置反饋系數(shù)k_fb，計算位置環(huán)被控對象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，計算自然頻率

第三步，計算位置控制器比例增益

第四步，計算位置誤差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)為位置給定，θ(t)為位置反饋；

第五步，計算位置控制器輸出u(t)＝K_pe(t)，作為速度給定用于控制速度環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明設(shè)計的位移無靜差的位置伺服系統(tǒng)比例控制方法，可使系統(tǒng)在階躍響應(yīng)時具有響應(yīng)速度快、過渡過程平穩(wěn)的優(yōu)點。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。

本發(fā)明具體的實現(xiàn)步驟為：

第一步，根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益K_Ω，速度環(huán)時間常數(shù)T_Ω，電機至執(zhí)行機構(gòu)末端的總傳動比i，位置反饋系數(shù)k_fb，計算位置環(huán)被控對象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，計算其中，ω₀為自然頻率；

第三步，計算其中，K_p為位置控制器比例增益；

第四步，計算位置誤差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)為位置給定，θ(t)為位置反饋；

第五步，計算位置控制器輸出：u(t)＝K_pe(t)，其中u(t)為位置控制器的輸出，作為速度給定用于控制速度環(huán)。

本發(fā)明的實施例設(shè)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益K_Ω＝0.092，速度環(huán)時間常數(shù)T_Ω＝28ms，電機至執(zhí)行機構(gòu)末端的總傳動比i＝160，位置反饋系數(shù)k_fb＝10435，則實現(xiàn)位移無靜差的位置伺服系統(tǒng)比例控制方法的步驟為：

第一步，計算位置環(huán)被控對象增益K＝K_Ωk_fb/i＝6；

第二步，計算ω0=11.41TΩ=25.3s-1;]]>