[发明专利]一种交流伺服系统位置环IP控制器的参数自校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流伺服控制系统的技术领域，尤其涉及一种交流伺服系统位置环IP控制器的参数自校正方法。 

背景技术

以高速、高精为目标的交流伺服系统，在激光加工、机器人、高精度机床等高科技领域中得到了非常广泛的应用。位置环是伺服系统的最外环，也是伺服控制性能的最终体现。伺服系统对位置环控制性能上有两方面的要求：一方面要有稳定平滑的瞬态响应；另一方面稳态位置跟踪误差和定位误差要小，以获得高精度的位置控制性能。 

交流伺服系统在位置运行过程中受多种不确定因素制约和影响，如负载的改变、环境变化导致的转动惯量、摩擦系数等参数发生变化。工业应用中，交流伺服系统通常采用IP控制器去实现位置闭环控制，在对参考信号的快速响应和对扰动抑制能力上，IP控制器比PI控制更优越，但是IP控制器的性能对参数变化和外部扰动很敏感，而且对系统参数和负载转矩的变化补偿能力非常有限。为了满足和适应交流伺服系统不断增长的“高速高精”发展需要，保证伺服系统的机电参数始终得到良好匹配，需要探求一种高效的伺服系统位置环IP控制器的参数自校正方法和途径。 

自校正是指控制器根据对象特性变化自动调整控制参数，使伺服控制系统具有稳定鲁棒性来消除不确定因素带来的影响。 

一般而言，可将控制器参数自校正方法分为以下两类：一类是基于规则的自校正方法，如模糊PID，神经网络等，文献(Indranil Pan,Saptarshi Das,Amitava Gupta.Tuning of an optimal fuzzy PID controller with stochastic  algorithms for networked control systems with random time delay[J].ISA Transactions,2012,50(1):28-36)提出一种随机模糊PID的自校正方法。这类算法的计算量较大，不能满足伺服系统实时性需求，同时不恰当的控制参数初始值会使得在线校正过程陷入局部最优，无法保证最优的实时控制效果。另一类是基于模型的自校正方法，文献(Victor M.Alfaro,Ramon vilanova.Model-reference robust tuning of 2Dof PI controllers for first-and second-order plus dead-time controlled processes[J].Journal of Process Control,2012,22(2):359–374)提出一种模型参考的延迟系统的控制参数自校正方法。基于模型的自校正方法算法简单，稳定性好，但是依赖被控模型结构和参数的辨识精度。鉴于上述两类自校正方法的优缺点，本发明拟采用广义预测控制算法来实现位置环IP控制器的参数自动校正。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种交流伺服系统位置环IP控制器的参数自校正方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种交流伺服系统位置环IP控制器的参数自校正方法,包括以下步骤： 

1)提取交流伺服系统的电流与位置信号； 

2)实时辨识位置环被控模型参数；先将位置环被控对象模型离散表达，然后通过递推最小二乘法在线辨识位置环被控对象模型的参数； 

其中，所述位置环被控对象模型的离散表达式为：