[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

说明书

技术领域

本发明属于交流伺服系统控制技术领域，更具体地，涉及一种基于PDFF的交流伺服驱动器控制参数自整定方法。

背景技术

装备制造业是国民经济和国防建设的基础产业，其发展水平决定了国民经济的发展水平。在现代科学技术飞速发展的影响下，制造业向着高性能、高精度、多品种、低成本等方向发展。由于目前高性能的数控系统一般都配置交流伺服系统，所以研究高性能的交流伺服系统，提升伺服控制系统对永磁同步电机的控制就成为了装备制造业快速发展的关键。

交流伺服驱动器是交流伺服系统的控制核心，通常由位置环、速度环和电流环三个控制环组成。三环控制结构可以使伺服系统获得较好的动态跟随特性和抗干扰性能，一般而言内层控制环电流环的作用是提高系统的响应速度，及时抑制内部干扰，可以近似看作比例系数为1的比例环节。中间控制环速度环的作用是增强系统抗负载扰动的能力，提高速度的稳定性，速度环的性能直接影响到整体伺服系统的性能。外层控制环位置环保证系统的动态跟踪性能和静态精度，保证伺服系统的稳定快速运行。

传统的交流伺服系统一般采用PID(Proportion IntegrationDifferentiation，比例积分微分)调节器来完成控制过程，例如论文文献(仇国庆，罗宣林，王平，吴迪，杨志龙，PMSM伺服系统的PID控制器设计及仿真，重庆大学学报，2008,3(31))中对伺服系统的PID控制器做了详尽的描述，在其伺服系统速度控制策略中，速度调节器采用传统的PI控制器来实现。传统的交流伺服驱动器一般位置环采用P调节器，速度环采用PI调节器，电流环采用PI或P调节器。

交流伺服系统的性能不仅取决于其采用的控制策略，而且取决于该伺服驱动器各控制环调节器中设置的控制参数。其控制参数的优劣直接影响伺服驱动器的性能。只有当交流伺服驱动器中设置的控制参数、采用的控制策略符合伺服驱动器当前的工况以及自身特性时，伺服驱动器才能发挥出最佳性能。

但是，实际工作过程中，交流伺服系统的负载惯量、运动摩擦系数等因素常常会发生变化，会导致速度环的控制性能下降，因此常常需要工程调试人员对速度环的控制参数进行重新整定。但是由于实际工况的复杂性以及控制参数调试的繁琐，需要调试人员有较强的专业知识水平。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是提供一种基于伪微分反馈与前馈(PDFF，Pseudo Derivative Feedback with Feedforward)的交流伺服系统速度环控制参数的自整定方法，伺服系统自整定方法是指根据伺服系统的固有特性以及工况自动优化伺服系统的控制参数，使其达到最优。该自整定方法在伺服驱动器的速度环利用PDFF控制器取代传统的PI控制器，并自动地整定控制器的参数。该自整定方法利用递推最小二乘法来辨识被控对象的模型，在根据可行的性能指标，利用模式搜索算法对控制器参数进行寻优，得到最优的控制参数，使得伺服驱动系统具有良好的抗扰动能力、控制精度以及鲁棒性。

本发明提出了一种基于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；