[发明专利]一种基于PDFF的交流伺服驱动器控制参数自整定方法

权利要求书

1.一种基于PDFF的交流伺服驱动器控制参数自整定方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在每个采样时刻K从伺服驱动系统中采集电机转速ω(k)和电流值i_q(k)，获得辨识交流伺服系统模型所需要的电流与速度信号；

(2)根据所采集的电流与速度信号，辨识交流伺服驱动系统的速度环被控对象模型，获得模型的参数，其中速度环被控对象模型为i_q(k)＝-m₁i_q(k-1)-m₂i_q(k-2)+n₁ω(k-1)+n₂ω(k-2)，m₁，m₂，n₁，n₂为待辨识速度环被控对象模型的参数，k为采样时刻，表示此时的数据是第K次采样时刻采集的数据，其取值范围为[3,N]，N为采样次数；

(3)根据步骤(2)中获得的速度环被控对象模型的参数以及性能指标对伺服驱动器的控制参数进行寻优整定，以获得最优的控制参数(K_vi，K_vp，K_vfr)，速度环根据所述控制参数按照公式I_cmd＝(K_vi*∫(V_cmd-V_fb)dt+K_vfrV_cmd-V_fb)K_vp对电流环进行输入控制，其中I_cmd表示速度环的输出电流，V_cmd表示速度环的指令速度，V_fb为速度的前反馈，K_vi为积分系数，K_vp为比例系数，K_vfr为前馈增益系数；其采用单纯形加速法来进行控制参数寻优，得到最优值(K_vi，K_vp，K_vfr)，其具体步骤如下：

(3-1)在参数范围内选取不在同一三维平面上的四个参数点x₀、x₁、x₂、x₃构成的四面体作为初始的单纯形，其中，

(3-2)计算x₀、x₁、x₂、x₃各参数点所对应的目标函数值f₀、f₁、f₂、f₃；

(3-3)判断f₀、f₁、f₂、f₃之间差值的最大值是否小于设定的精度值ε，如果是，则参数寻优结束，取目标函数值f₀、f₁、f₂、f₃中最小值所对应的参数点作为最优参数；否则继续下一步；

(3-4)获取f₀、f₁、f₂、f₃中的最大值及最大值f_H所对应的点x_H，并求取x_H相对于除x_H之外三参数点所构成平面的对称点x_R；

(3-5)计算x_R所对应的目标函数值f_R，若f_R>f_H，则跳到步骤(3-6)；否则跳到步骤(3-7)；

(3-6)在x_H与x_R延长线上重新取一点x_F，并计算x_F所对应的目标函数值f_F，若f_F>f_H，则将x_F作为x_R，并继续在x_H与x_R延长线上重新取一点x_F并计算f_F，直到f_F<f_H，然后取x_F及x₀、x₁、x₂、x₃中除x_H之外三参数点构成新的参数点x₀、x₁、x₂、x₃，并跳转到步骤(3-2)；

(3-7)在x₃与x_R的连线上重新取一点x_S，并计算f_s，若f_s>f_R，则取x_R及x₀、x₁、x₂、x₃中除x_H之外三参数点构成新的参数点x₀、x₁、x₂、x₃，并跳转到步骤(3-2)；若f_s<f_R,则取x_S及x₀、x₁、x₂、x₃中除x_H之外三参数点构成新的参数点x₀、x₁、x₂、x₃，并跳转到步骤(3-2)；其中，所述目标函数的方程为：

$f\left(x_k\right)=J_{ISE}\left(x_k\right)=J_{ISE}(K_{vi}^k,K_{vp}^k,K_{vfr}^k)=\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\left(o\right(i)-o_{res}(i\left)\right)}^2$

其中：J_ISE表示利用参数x_k计算出来的积分平方误差值，其中N代表采样次数，o(i)取步骤(1)中获取的ω(i)，o_res(i)根据以下被控对象的二阶模型公式o_res(i)＝-m₁o_res(i-1)-m₂o_res(i-2)+n₁o′(i-1)+n₂o′(i-2)计算得到，其中m₁，m₂，n₁，n₂四个参数为步骤(2)中获得的速度环被控对象模型的参数，在上述公式中，当o_res(i)的变量i小于等于0时，取o_res(i)＝0。