[发明专利]一种参数可自整定的电机控制器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种参数可自整定的电机控制器的控制方法，是一种实现三闭环(电流环、速度环、位置环)高性能控制的电机控制系统方法。

背景技术

目前，大多数类型的控制器的参数整定工作主要由人工手动完成，通过观察不同参数下系统的运行状态的规律来多次调节控制器参数，费时费力，效果不佳，且参数整定的工作对操作人员的要求较高。如果参数整定的结果不理想便将系统投入使用，将会很大程度上影响系统的性能，甚至造成系统不稳定；

目前自整定的方法有几种:比如求解非线性约束方程来得到最优的PID控制器控制参数，但是该方法整定算法效率比较低，很难直接用于工程领域；或是采用一种自适应复合控制结构来忽略对PID控制器控制参数的整定，但是这种回避方式的运算量较大，因此无法保证伺服系统运行的稳定性等等。

发明内容

为了克服传统的由操作人员手动调节PID控制参数所带来的局限性，本发明目的提供了一种参数可自整定的电机控制器的控制方法；

该控制方法基于DSP数字信号处理器设计，具备强大数字运算和电机控制能力，同时开发了基于DSP的移动运动控制器参数整定方法，实现了运动控制器速度、位置控制器PID参数自整定的实用化技术,可广泛应用于智能轮椅控制、无人割草机、工业自动化、国防航空等各个行业领域。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种参数可自整定的电机控制器的控制方法，实现对两通道直流有刷或直流无刷电机的电流、速度和位置三闭环伺服控制，采用电机模型分析，辨识出转动惯量的值，再结合PID控制器参数与转动惯量的关系式直接计算出合适的控制参数，实现控制器参数的自整定：

(1)转速环参数的计算：

转速环在系统稳定的前提下，提高转速环的响应速度；系统的稳定性和响应速度分别由相角裕度和闭环带宽进行度量；

a.闭环带宽

系统闭环幅频特性-3dB点对应的频率，为闭环带宽值ω_b；

带宽和开环截止频率ω_c：开环幅频特性过零点对应的频率值，具有一致性，在控制器设计过程中，使用开环截止频率代替闭环带宽来表征系统的响应速度；

b.相角裕度

定义ω_c为系统的截止频率，幅频特性为A(w)，则

A(ω_c)＝|G(jω_c)H(jω_c)|；

定义相角裕度为γ＝180°+∠G(jω_c)H(jω_c)，体现的含义是，对于闭环系统，如果系统开环相频特性再滞后γ度，则系统将处于临界稳定状态；

相对于电流环和转速检测环节来说，转速环的响应速度较慢，因此将电流环的闭环传递函数等效为一阶惯性环节，将转速检测环节等效为比例环节进行转速环控制器参数的设计；

转速环的开环传递函数为：