[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811399488.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109245665B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王寶超;胡建輝;江善林;王騫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P29/00
• 分類(lèi)號(hào): H02P29/00;H02P23/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專(zhuān)利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法，所述方法包括如下步驟：步驟(1)：建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電機(jī)控制器，將電機(jī)位置給定誤差、電機(jī)速度、電樞電流作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，控制電壓作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)；步驟(2)：使用包含預(yù)期控制效果的輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；步驟(3)：將步驟(2)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制中。本發(fā)明的方法具有不依賴(lài)電機(jī)模型和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需復(fù)雜的被控對(duì)象模型分析和控制器參數(shù)調(diào)節(jié)，能保證響應(yīng)快速性、一致性和控制規(guī)律的特殊性，而且數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電機(jī)伺服控制方法，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制包括三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合精確電機(jī)模型進(jìn)行控制器的分析與設(shè)計(jì)，而模型準(zhǔn)確性會(huì)造成電機(jī)控制性能和參數(shù)適應(yīng)性的下降。傳統(tǒng)應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方法多用于控制器補(bǔ)償或校正，尚未涉及做為獨(dú)立控制器取代三閉環(huán)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)中隱含的控制規(guī)律的掌握，從而取代傳統(tǒng)三閉環(huán)控制并達(dá)到較好的控制效果。本發(fā)明的方法具有不依賴(lài)電機(jī)模型和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需復(fù)雜的被控對(duì)象模型分析和控制器參數(shù)調(diào)節(jié)，能保證響應(yīng)快速性、一致性，同時(shí)可維持控制規(guī)律的特殊性，而且數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法，包括如下步驟：

步驟(1)：建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電機(jī)控制器，將電機(jī)位置給定誤差、電機(jī)速度、電樞電流作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，控制電壓作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)；

步驟(2)：使用包含預(yù)期控制效果的輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；

步驟(3)：將步驟(2)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制中。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、可獲得比傳統(tǒng)控制器更好的控制效果，通過(guò)復(fù)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱含的復(fù)雜非線(xiàn)性控制規(guī)律，可獲得傳統(tǒng)控制器難以實(shí)現(xiàn)的高性能或適應(yīng)性。

2、控制器采用全神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，不涉及精確的電機(jī)模型。

3、控制器參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)整定，無(wú)需復(fù)雜的控制參數(shù)整定。

4、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，可來(lái)自?xún)?yōu)化、仿真、實(shí)驗(yàn)等，可保證控制的快速性、適應(yīng)性，同時(shí)可維持控制規(guī)律的特殊性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的電機(jī)伺服控制方法的控制結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為實(shí)施例1中用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不同行程下位置響應(yīng)數(shù)據(jù)；

圖3為實(shí)施例1中一個(gè)位置響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)；

圖4為實(shí)施例1中訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)的階躍仿真效果；

圖5為實(shí)施例中訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)的階躍實(shí)驗(yàn)效果；

圖6為實(shí)施例1中訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)的正弦跟蹤實(shí)驗(yàn)效果；

圖7為實(shí)施例2中采用ELMAN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)的控制效果圖；

圖8為實(shí)施例3中采用使用電機(jī)給定位置和電機(jī)實(shí)際位置代替電機(jī)位置給定誤差的控制效果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。