[發明專利]一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法及系統

有效

• 申請號: 202010041502.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111181467B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉艷雄;王根聚;華林;馬群;雷海林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明公開一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法及系統，屬于伺服電機轉速調節技術領域，解決了在外部負載條件發生變化或者收到傳動機構傳動間隙影響時，伺服電機的轉速波動較大的問題。一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法，包括以下步驟：采集伺服電機的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度；將所述轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度進行模糊化，得到模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度；根據所述模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度調節PID控制單元的對應參數，以實現伺服電機轉速的調節。減小了伺服電機的轉速波動。

技術領域

本發明涉及伺服電機轉速調節技術領域，尤其是涉及一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法及系統。

背景技術

高速精沖機是進行零部件加工制造與精密成形的高效設備，主要應用于航空航天、汽車、發電設備、信息、家電等高科技領域，其高效高精度的加工具有獨特的優勢。當前廣泛應用的低頻次液壓式精沖機局限性日益顯露，高速精沖機的生產研發需求日益高漲，機械伺服驅動的高速精沖機伺服驅動控制技術是伺服式高速精沖機的核心技術之一，其中，伺服電機的控制一直是精沖機技術發展過程中的重點和難點，而伺服電機本身是一種強耦合、多變量、非線性的復合控制系統，采用傳統PID控制時，在外部負載條件發生變化或者收到傳動機構傳動間隙影響時，伺服電機的轉速波動較大、轉速超調量較大，控制效果有待提升。

發明內容

本發明的目的在于至少克服上述一種技術不足，提出一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法及系統。

一方面，本發明提供了一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節方法，包括以下步驟：

采集伺服電機的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度；

將所述轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度進行模糊化，得到模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度；

根據所述模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度調節PID控制單元的對應參數，以實現伺服電機轉速的調節。

進一步地，將所述轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度進行模糊化，得到模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度，具體包括，

將所述轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度以論域區間為(-6，6)、數量為7、函數類型為三角形的隸屬度函數進行模糊化，獲得糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度。

進一步地，根據所述模糊化后的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度調節PID控制單元的對應參數，具體包括：

當模糊化后的轉速偏差對應的語言值變量為正中或正大，模糊化后的轉速偏差變化率對應的語言值變量為負小、零或正小，并且轉速偏差變化加速度為正時，則增大PID控制單元的比例環節增益；

當模糊化后的轉速偏差對應的語言值變量為負小、零或正小，模糊化后的轉速偏差變化率對應的語言值變量為負大、負中、正中或正大，并且轉速偏差變化加速度為零時，則增大PID控制單元微分環節增益；

當模糊化后的轉速偏差對應的語言值變量及模糊化后的轉速偏差變化率的語言值變量為負大、負中、正中或正大，并且轉速偏差變化加速度為負時，則同時增大PID控制單元比例環節增益及微分環節增益。

另一方面，本發明提供了一種基于三維模糊控制的伺服電機轉速調節系統，包括PID控制單元、數據采集單元、三維模糊控制器、參數調節模塊及伺服驅動器；

所述PID控制單元，用于控制伺服驅動器，使伺服驅動器驅動伺服電機轉速；

所述數據采集單元，用于采集伺服電機的轉速偏差、轉速偏差變化率及轉速偏差變化加速度；