[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

摘要

本发明公开了一种基于PDFF的交流伺服驱动器控制参数自整定方法，所述方法首先采集辨识交流伺服系统模型所需要的电流与速度信号；其次，根据所采集的信号，辨识永磁同步电机交流伺服驱动系统的速度环被控对象模型，辨识出模型的参数；最后，根据模型的参数以及性能指标对伺服驱动器的控制参数进行寻优整定，以获得最优的控制参数。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。

主权项

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iq(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iq(k)＝‑m1iq(k‑1)‑m2iq(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，k为采样时刻，表示此时的数据是第K次采样时刻采集的数据，其取值范围为[3,N]，N为采样次数；(3)根据步骤(2)中获得的速度环被控对象模型的参数以及性能指标对伺服驱动器的控制参数进行寻优整定，以获得最优的控制参数(Kvi，Kvp，Kvfr)，速度环根据所述控制参数按照公式Icmd＝(Kvi*∫(Vcmd‑Vfb)dt+KvfrVcmd‑Vfb)Kvp对电流环进行输入控制，其中Icmd表示速度环的输出电流，Vcmd表示速度环的指令速度，Vfb为速度的前反馈，Kvi为积分系数，Kvp为比例系数，Kvfr为前馈增益系数；其采用单纯形加速法来进行控制参数寻优，得到最优值(Kvi，Kvp，Kvfr)，其具体步骤如下：(3‑1)在参数范围内选取不在同一三维平面上的四个参数点x0、x1、x2、x3构成的四面体作为初始的单纯形，其中，(3‑2)计算x0、x1、x2、x3各参数点所对应的目标函数值f0、f1、f2、f3；(3‑3)判断f0、f1、f2、f3之间差值的最大值是否小于设定的精度值ε，如果是，则参数寻优结束，取目标函数值f0、f1、f2、f3中最小值所对应的参数点作为最优参数；否则继续下一步；(3‑4)获取f0、f1、f2、f3中的最大值及最大值fH所对应的点xH，并求取xH相对于除xH之外三参数点所构成平面的对称点xR；(3‑5)计算xR所对应的目标函数值fR，若fR>fH，则跳到步骤(3‑6)；否则跳到步骤(3‑7)；(3‑6)在xH与xR延长线上重新取一点xF，并计算xF所对应的目标函数值fF，若fF>fH，则将xF作为xR，并继续在xH与xR延长线上重新取一点xF并计算fF，直到fF<fH，然后取xF及x0、x1、x2、x3中除xH之外三参数点构成新的参数点x0、x1、x2、x3，并跳转到步骤(3‑2)；(3‑7)在x3与xR的连线上重新取一点xS，并计算fs，若fs>fR，则取xR及x0、x1、x2、x3中除xH之外三参数点构成新的参数点x0、x1、x2、x3，并跳转到步骤(3‑2)；若fs<fR,则取xS及x0、x1、x2、x3中除xH之外三参数点构成新的参数点x0、x1、x2、x3，并跳转到步骤(3‑2)；其中，所述目标函数的方程为：f(xk)=JISE(xk)=JISE(Kvik,Kvpk,Kvfrk)=Σi=1N(o(i)-ores(i))2]]>其中：JISE表示利用参数xk计算出来的积分平方误差值，其中N代表采样次数，o(i)取步骤(1)中获取的ω(i)，ores(i)根据以下被控对象的二阶模型公式ores(i)＝‑m1ores(i‑1)‑m2ores(i‑2)+n1o′(i‑1)+n2o′(i‑2)计算得到，其中m1，m2，n1，n2四个参数为步骤(2)中获得的速度环被控对象模型的参数，在上述公式中，当ores(i)的变量i小于等于0时，取ores(i)＝0。