[发明专利]基于二维系统的伺服电机转速控制方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种基于二维系统的伺服电机转速控制方法、系统及装置，该方法包括：构建电机运行速度状态的数学模型；根据电机运行速度状态的数学模型，结合系统误差构建二维系统模型；基于二维系统模型设计控制律；根据控制律对伺服电机的转速进行控制。该系统包括：数学模型构建模块、系统模型构建模块、控制律设计模块和控制模块。该装置包括存储器以及用于执行上述基于二维系统的伺服电机转速控制方法的处理器。通过使用本发明，能够同时优化多维变量的性能指标，从而提高控制性能。本发明作为一一种基于二维系统的伺服电机转速控制方法、系统及装置，可广泛应用于电机控制领域。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种基于二维系统的伺服电机转速控制方法、系统及装置。

背景技术

伺服电机驱动系统广泛应用于自动化设备，如无人机、无人船和新能源汽车。现有的伺服电机转速控制技术是采用一维迭代学习控制策略。传统迭代学习控制系统需要经历几个甚至几十个训练周期才能获得稳定的性能指标，但随着工业生产对制造过程的提效和降本要求的不断提高，对控制系统的收敛性也提出了更高的要求。由于传统一维迭代学习控制技术只考虑电机沿时间轴的性能，一旦电机参数受到环境变化影响(如温度、湿度等升高)，电机机理模型也会发生变化，则现有的控制技术的控制性能就会变差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于二维系统的伺服电机转速控制方法、系统及装置，提高伺服系统的综合性能。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于二维系统的伺服电机转速控制方法，包括以下步骤：

构建电机运行速度状态的数学模型；

根据电机运行速度状态的数学模型，结合系统误差构建二维系统模型；

基于二维系统模型设计控制律；

根据控制律对伺服电机的转速进行控制。

进一步，所述电机运行速度状态的数学模型的公式表示如下：

上式中，X(t,k)、u(t,k)、Y(t,k)分别表示电机第k个运行周期t时刻的速度状态、系统控制输入和系统输出，T表示电机单个运行批次的周期时间，d(t)表示外部扰动，A、B、C为适当维数的模型参数，ΔA(t)、ΔB(t)表示参数变化。

进一步，所述系统误差包括系统沿周期方向的误差和系统沿时间方向的误差。

进一步，系统沿周期方向误差的公式表示如下：

上式中，r(t,k)表示k周期t时刻的控制输入，表示k周期t时刻的干扰，δ(X(t+1,k))表示k周期t+1时刻的系统状态误差，δ(X(t,k)表示表示k周期t时刻的系统状态误差。

进一步，系统沿时间方向的误差的公式表示如下：

e(t+1,k)＝e(t+1,k-1)-(Y(t+1,k)-Y(t+1,k-1))

上式中，e(t+1,k)表示k周期t+1时刻的系统跟随误差，e(t+1,k-1)表示k-1周期t+1时刻的系统跟随误差，Y(t+1,k)表示k周期t+1时刻的系统输出，Y(t+1,k-1)表示k-1周期t+1时刻的系统输出。

进一步，所述二维系统模型的公式表示如下：

上式中，表示k周期t时刻的系统干扰变化，β表示控制器增益，Δβ表示控制器增益的变化。

进一步，所述控制律的表示如下：