[发明专利]一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，包括以下步骤：步骤1，检测被控电机系统的单位阶跃响应，获得系统参数；步骤2，搭建电机跟踪控制装置，该装置包括依次连接的A/D转换模块，单片机和D/A转换模块，并在单片机上实现预测函数控制算法；步骤3，通过A/D模块采集主动电机与从动电机的相位电压差；步骤4，在单片机上使用预测函数控制算法计算从动电机电压输入；步骤5，通过D/A模块将数字电压转换为模拟电压并施加在从动电机上；步骤6，重复步骤3～5，实现电机跟踪的实时控制。利用本发明，可以实现多路信号的采集和控制，提高集成度，降低成本，且具有更好的稳定性和动态性能。

技术领域

本发明涉及电机跟踪控制领域，具体涉及一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法。

背景技术

电机跟踪控制在诸如伺服系统、机器人设计等领域都有着广泛的应用，传统的电机的控制方法主要是PID控制，但这种方法忽略了被控对象模型，仅靠调节比例、积分、微分系数来保证系统的动态和稳态性能，并且参数调节很大程度上要依赖经验，特别当系统对输入、输出以及中间变量存在约束时，PID的使用范围将大打折扣。

另一类控制方法是传统的模型预测控制，这种方法需要获取系统模型，并根据模型选择建模时域、预测时域、控制时域等参数，对于电机而言，这类参数一般较大，导致使用传统的模型预测控制时，计算量较大，难以实现快速控制。

发明内容

本发明提供了一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，具有简单、廉价、可行性高的特点，并可实现大批量生产，具有很高的实际应用价值。

一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，包括以下步骤：

步骤1，检测被控电机系统的单位阶跃响应，获得系统参数；

步骤2，搭建电机跟踪控制装置，该装置包括依次连接的A/D转换模块，单片机和D/A转换模块，并在单片机上实现预测函数控制算法；

步骤3，通过A/D模块采集主动电机与从动电机的相位电压差；

步骤4，在单片机上使用预测函数控制算法计算从动电机电压输入；

步骤5，通过D/A模块将数字电压转换为模拟电压并施加在从动电机上；

步骤6，设置A/D模块的采样周期，重复步骤3～5，实现电机跟踪的实时控制。

本发明可以实现从动电机实时跟踪主动电机的位置，这在电机伺服系统、机器人设计等领域均有着广泛的应用。

本发明通过实时采集主动电机和从动电机相位电压差，在单片机上在线计算出从动电机电压输入，具有快速、精确的特点。

作为优选，步骤2中，预测函数控制算法步骤如下：

步骤2-1，计算中间参数：K₁＝K_pT_dec-K₂、b_s＝1-a_s、b_m＝1-a_m、