[发明专利]电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置及其方法，特别是应用于同步电机伺服驱动器中，尤其是针对交流永磁同步电机伺服系统设计和实现的。

背景技术

随着交流永磁同步电机伺服驱动器应用的具体场合的不同，其负载转动惯量的大小也随之变化，于是为了满足对伺服驱动器控制效果的快速性和准确性要求，需要用户或者现场工作人员调整控制参数，这个参数调整过程繁琐耗时、需要调整人员具有相应的专业知识和经验，而且难以达到理想的控制效果。

现有技术中的一篇对比文献是日本安川电机公司的发明名称为《控制常数调整装置》的专利，专利的国家是中国，专利号是ZL 02828582.4，公开号是CN 1307782C。这个专利的装置包括：速度控制部、推断部、辨识部、调整部。这个专利实现控制常数调整的方法是：辨识部只在速度控制部内的电动机速度Vfb与推断部内的模型速度Vfb’的值不为零且一致的情况下，对利用将速度控制部的转矩指令Tref通过规定的高通滤波器所得的值Ftr的绝对值|Ftr|在规定的区间[a，b]内进行时间积分所得的值|SFtr|，和将推断部的模型转矩指令Tref’通过规定的高通滤波器所得的值Ftr’的绝对值|Ftr’|在相同的区间内进行时间积分所得的值|SFtr’|的比所求得的惯量J进行辨识。

专利《控制常数调整装置》所提出的控制参数自动调整方法存在四点不足：

(1)上述专利中是利用预先设计好的电机模型辅助推断的，而由于实际系统不可避免存在非线性、扰动和噪声等因素，存在的电流采样误差、转矩脉动和系统摩擦阻力等，理论设计的电机模型不能完全的与实际相符，甚至在某些特殊条件下模型与实际相背离，于是直接使用模型推断出的控制常数很可能无法获得最佳的控制性能；

(2)上述专利缺乏一个检验调整参数合理性和优越性的有效方法，并且缺乏一个对参数进行检验和优化的过程，也就无法保证调整后的参数就是控制效果最佳的参数。

(3)上述专利只是针对速度控制器的控制常数进行调整，但是实际中伺服驱动器一般都包括位置控制器，其参数的合适与否对伺服系统的位置控制响应的影响非常明显，如果不设计出位置控制器参数自动调整的方法，会减弱应用场合广泛性和应用的有效性。

(4)实际应用中，不同应用场合下用户期望获得的速度控制响应的偏重点是不同的，例如有些场合需要速度响应时间最短相应的超调大一些是可以接受的，但另一些定位专用场合对超调的抑制的要求是比较高的，而对响应时间的要求相对就不高。上述专利并没有设计出针对不同的用户需求的侧重来改变控制器参数调整策略的功能，无法做到恰当的满足用户需要。

发明内容

本发明要解决的首要技术问题是为了克服现有技术直接使用模型推断出的控制常数很可能无法获得最佳的控制性能的缺陷，提供一种电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置及其方法。

本发明要解决的另一技术问题是现有技术无法保证调整后的参数就是控制效果最佳的参数，又一技术问题是现有技术只是针对速度控制器的控制常数进行调整，再一技术问题是现有技术并没有设计出针对不同的用户需求的侧重来改变控制器参数调整策略的功能，无法做到恰当的满足用户需要。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置，其包括惯量识别器、位置控制器和速度控制器，其特点在于，其中，

惯量识别器，用于对电机转子和负载的总转动惯量J进行测量；

参数初步调整器，在已经测量出的电机转子和负载的总转动惯量J值的基础上，根据式1和式2计算出位置控制器和速度控制器的初步参数，并将参数传送到位置控制器和速度控制器，式1：

式2：其中，K_I是速度控制器的积分系数，K_P是速度PI控制器的比例系数，T_cur是电流控制器的惯性时间常数，K_torque是电流转矩系数，J是电机转子和负载的总转动惯量，h为自定义的常数；

参数检验器，用于每当位置控制器和速度控制器的参数发生更新时，参数检验器就使用用户所选择的评价公式计算出E值，即得到对当前更新后的参数的控制效果的量化评价，进而确定是否需要进一步的参数优化；