[發(fā)明專利]一種控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110750214.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN113655714B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井峰;馬彩文;馮旭斌;謝梅林;劉鵬;廉學(xué)正;曹鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王楊洋

1.一種控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)控制性能指標(biāo)修正

1.1)生成控制系統(tǒng)的系統(tǒng)給定信號(hào)，該系統(tǒng)給定信號(hào)為周期方波信號(hào)；

1.2)進(jìn)行控制性能示教，根據(jù)示教結(jié)果，記錄控制性能指標(biāo)

將步驟1.1)生成的系統(tǒng)給定信號(hào)作為控制給定，調(diào)整控制系統(tǒng)的控制參數(shù)K，使得控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期性能，實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)方波周期的系統(tǒng)誤差小于零時(shí)的誤差平方和，作為控制性能指標(biāo)并存儲(chǔ)；

1.3)對(duì)步驟1.2)所得控制性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，得到可實(shí)現(xiàn)預(yù)期校正效果的修正后控制性能指標(biāo)A_mod并存儲(chǔ)；

2)進(jìn)行控制系統(tǒng)自整定速率參數(shù)調(diào)試

2.1)控制性能指標(biāo)實(shí)時(shí)計(jì)算

根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)輸入與輸出，實(shí)時(shí)計(jì)算控制系統(tǒng)的一個(gè)方波周期內(nèi)系統(tǒng)誤差大于零時(shí)的誤差平方和A_act1、系統(tǒng)誤差小于零時(shí)的誤差平方和A_act2，作為實(shí)時(shí)控制性能指標(biāo)并存儲(chǔ)；

2.2)自整定速率調(diào)整

以步驟1.1)所得系統(tǒng)給定信號(hào)作為輸入，結(jié)合步驟1.3)和步驟2.1)所得結(jié)果，根據(jù)以下算式，通過(guò)調(diào)整算式中控制系統(tǒng)參數(shù)更新速率參數(shù)α和控制系統(tǒng)參數(shù)懲罰參數(shù)β，達(dá)到最優(yōu)自整定速率：

其中，

K為控制參數(shù)，i為調(diào)整次數(shù)，K_i經(jīng)一次調(diào)整后為K_i+1；

3)存儲(chǔ)最優(yōu)自整定速率對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)參數(shù)更新速率參數(shù)α和控制系統(tǒng)參數(shù)懲罰參數(shù)β，作為控制參數(shù)K的自整定參數(shù)；

4)將步驟1)所得系統(tǒng)給定信號(hào)作為系統(tǒng)給定，結(jié)合步驟1.3)所得修正后控制性能指標(biāo)A_mod和步驟3)存儲(chǔ)的自整定參數(shù)，對(duì)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)K進(jìn)行自整定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法，其特征在于，步驟2.1)具體為：

根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)輸入與輸出，利用下式，實(shí)時(shí)計(jì)算本方波周期內(nèi)系統(tǒng)誤差大于零時(shí)的誤差平方和A_act1、系統(tǒng)誤差小于零時(shí)的誤差平方和A_act2，作為實(shí)時(shí)控制性能指標(biāo)并存儲(chǔ)：

其中，

e為系統(tǒng)誤差；

N為一個(gè)方波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法，其特征在于，步驟1.1)具體為：

根據(jù)以下方波函數(shù)，生成占空比為50％、方波幅值為a、方波周期T大于控制系統(tǒng)所需上升時(shí)間10倍的系統(tǒng)給定信號(hào)y_input：

其中，mod(*)為求余運(yùn)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法，其特征在于，步驟1.2)具體為：

將步驟1.1)生成的系統(tǒng)給定信號(hào)y_input作為控制給定，調(diào)整控制系統(tǒng)的控制參數(shù)K，使得控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期性能，根據(jù)下式，實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)方波周期的系統(tǒng)誤差小于零時(shí)的誤差平方和A_index，作為控制性能指標(biāo)并存儲(chǔ)：

e＝y(tǒng)_input-y_output (3)

其中，

y_output為系統(tǒng)反饋信號(hào)；

所述控制參數(shù)K為電流環(huán)比例控制參數(shù)K_P1及其對(duì)應(yīng)的積分控制參數(shù)K_I1、速度環(huán)比例控制參數(shù)K_P2及其對(duì)應(yīng)的積分控制參數(shù)K_I2、位置環(huán)比例控制參數(shù)K_P3及其對(duì)應(yīng)的積分控制參數(shù)K_I3中的一個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)參數(shù)自整定方法，其特征在于，步驟1.3)具體為：

利用下式，對(duì)步驟1.2)所得控制性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，得到可實(shí)現(xiàn)預(yù)期校正效果的修正后控制性能指標(biāo)A_mod并存儲(chǔ)：

A_mod＝k*A_index (4)

其中，

k為指標(biāo)函數(shù)修正系數(shù)。