[发明专利]一种伺服系统电流环控制参数自整定方法

说明书

本发明公开了一种伺服系统电流环控制参数自整定方法，使电机转子堵转；t＝0时刻，对所有粒子初始化；随机给定电流环初始控制参数P＝x，输入周期方波信号，计算粒子i的适应度；根据公式计算群体适应度方差；判断算法是否满足收敛条件；求出全局最优解的目标函数值，并输出全局最优解，算法结束；通过伺服系统校验最优值是否为全局极值，如果满足响应要求则整定成功，否则继续整定；根据相同整定的结构，在确定伺服系统最优P值之后，整定系统I、D值；校验伺服系统整体电流闭环响应特性。

技术领域

本发明属于伺服系统高精度控制技术领域，尤其涉及一种伺服系统电流环控制参数自整定方法。

背景技术

伺服系统作为现代工业不可缺少的执行元件，其控制性能的优劣直接影响执行机构动作精度。在工业自动化生产过程中，伺服系统的高精度控制能有效提高生产效率、改善工艺水平；现代智能机器人逐渐进入我们的生活，伺服系统作为机器人的重要组成部分，其控制性能决定着机器人能否完成设定任务。如何提高伺服系统的控制性能成为研发者更为关注的问题。伺服系统的性能优劣外在主要表现为速度控制响应和位置跟踪误差两方面。电流环作为两者的实现基础，只有在具有优良动态性能的电流闭环前提下才能有效提高伺服速度环和位置环控制特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服系统电流环控制参数自整定方法及伺服系统，旨在在伺服系统中未知参量对电流环动态特性存在影响的情况下，实现电流环控制参数的自整定。

本发明所述伺服系统电流环控制参数自整定方法包括以下步骤：

电机转子堵转，输入q轴电流周期方波指令信号；在t＝0时刻，对所有粒子初始化，在允许取值范围内随机设置粒子的初始化位置x，将第i个粒子的自身个体极值设置成当前位置，全局极值设置成粒子群中的最优粒子位置；

随机给定电流环初始控制参数P＝x，通过ADC采样，坐标变换后得到q轴电流跟踪响应信号，更新粒子位置，计算粒子i的适应度；

如果粒子i的适应度优于自身个体极值的适应度；如果当前进化代数中，粒子i的适应度优于全局极值的适应度；根据公式计算群体适应度方差；

判断算法是否满足收敛条件，如果满足就执行根据公式计算群体适应度方差，否则就对全局最优解按照公式执行变异操作并转回对所有粒子初始化；

求出全局最优解的目标函数值，并输出全局最优解，算法结束；通过伺服系统校验最优值等于全局极值，如果满足响应要求则整定成功，否则继续整定；相同整定结构，在确定伺服系统最优P值之后，整定系统I、D值；

最终校验伺服系统整体电流闭环响应特性。

进一步，所述伺服系统电流环控制参数自整定方法进一步包括以下步骤：

电机转子堵转，消除d轴电流反向电动势的影响；

在方波信号作用下，分析q轴一个周期T电流环PID参数；

分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；

电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

ITAE整定准则表达式为t表示时间，|e′(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,n)；