[发明专利]基于继电反馈的伺服系统控制方法有效
申请号: | 201010131841.8 | 申请日: | 2010-03-25 |
公开(公告)号: | CN101807878A | 公开(公告)日: | 2010-08-18 |
发明(设计)人: | 吴建华;熊振华;丁汉;盛鑫军;刘佳;朱向阳 | 申请(专利权)人: | 上海交通大学 |
主分类号: | H02P29/00 | 分类号: | H02P29/00 |
代理公司: | 上海交达专利事务所 31201 | 代理人: | 王锡麟;王桂忠 |
地址: | 200240 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 反馈 伺服系统 控制 方法 | ||
技术领域
本发明涉及的是一种运动控制技术领域的方法,具体是一种基于继电反馈的伺服系统控制方法。
背景技术
伺服系统已广泛地应用于现代工业,其闭环控制结构可得到精确的位置和速度控制。传统的伺服系统控制采用级联PID控制方法,其参数调试有两类基本方法:一、直接调试法,如ZN法和改进ZN法;二、基于模型的方法,如幅相裕度法和极点配置法等。在基于模型的方法中,首先将包含外界干扰在内的系统近似成线性模型,然后根据此模型调试控制参数,在精度要求不高的情况下此方法是有效的。但当精度要求提高时,就需要对干扰进行补偿。
摩擦力是伺服系统最主要的外界干扰,特别是干摩擦力部分具有很强的非线性,对伺服系统的性能有很大的影响。静摩擦加粘滞摩擦的模型在一定程度上能反应摩擦力的特性,依此进行摩擦力补偿可实现伺服系统一定精度的提高。为了实现伺服系统的高性能控制,关键问题是如何确定系统模型和摩擦力模型的参数。针对某一特定的设备,其摩擦力模型的参数可通过多次实验测得,但这种方法需要花费大量的时间和人力,而且对于不同的设备或工况都需要重复进行这一过程,给实际生产带来了很大的麻烦。快速地辨识系统模型和摩擦力模型参数对提高伺服系统性能具有重要的应用价值。
经对现有文献检索发现,中国专利申请号为200810018783.0,名称为“交流伺服系统的传动惯量辨识方法”,该技术公开了利用伺服系统加减速运动辨识负载惯量,但忽略了系统的其他特性参数。
又经检索发现,中国专利申请号为200910051179.2,名称为“基于继电反馈的交流伺服系统自整定方法”,该技术将伺服系统的速度环近似为一阶加延时模型,并利用继电反馈来辨识此模型的参数。但其将具有非线性的摩擦力近似到线性模型中,无法进行摩擦力补偿。
经检索还发现,Si-Lu Chen等在文献“Friction Modeling and Compensation ofServomechanical Systems With Dual Relay Feedback Approach(基于双继电反馈方法的伺服系统摩擦力建模和补偿方法)”(IEEE Transactions on Control Systems Technology,2009)中使用并行的继电反馈来辨识摩擦力模型,取得了很好的效果。但此方法对辨识算法的参数选择有一定的要求,对实际应用不利。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足,提供一种基于继电反馈的伺服系统控制方法。本发明通过智能选择两组继电器参数并以此参数两次控制伺服系统运动的方法,实现了伺服系统干摩擦力和模型参数的离线辨识,并基于此实现控制参数优化及摩擦力补偿,具有继电器参数智能选择、控制参数快速优化和干摩擦力有效补偿的优点。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括以下步骤:
步骤一,设置伺服系统为力矩控制模式,并设定伺服系统的运行速度上限ωu、伺服系统的运动速度下限ωl,继电器的延时d、初始幅值h0以及初始运动时间t0。
步骤二,在初始运动时间t0内,利用初始幅值为h0的继电器对伺服系统进行第一次运动控制,得到伺服系统在第一次运动控制结束时刻的转速ω0。
步骤三,给伺服系统一个脉冲命令使伺服系统微动,在继电器的延时d内,利用第二次幅值为hu的继电器对伺服系统进行第二次运动控制,使伺服系统得到稳定的振荡,并记录该振荡中的响应幅值au和响应周期tu。
所述的第二次幅值hu,具体是:
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