[发明专利]一种伺服电机控制方法及装置

说明书

本发明提供一种伺服电机控制方法及装置，该伺服电机控制方法包括：获取伺服电机运行转速的历史数据；采用粒子群算法对历史数据进行离线辨识，构建伺服驱动系统的对象模型；根据对象模型设计离散时间微分平坦控制器，得到微分平坦反馈控制律；采用混沌动态烟花算法优化反馈控制律的控制参数，得到优化的反馈控制律；根据优化的反馈控制律控制伺服电机的运行转速。通过实施本发明，实现了伺服电机的转速控制，操作简便，使整个系统在受到强烈外部扰动时能快速回到稳定状态，减少了调节时间，并提高整个系统的鲁棒性和稳定性，从而提高整个系统的控制性能，对实际工业生产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，具体涉及一种伺服电机控制方法及装置。

背景技术

自抗扰控制技术(Active Disturbance Rejection Control,简称ADRC)既继承了传统PID控制的优点，又融合了现代控制理论，经过近二十年的发展和检验，在实际工程中得到了广泛应用。

伺服驱动系统作为运动控制领域中传动技术的高端产品，功能强大体积小且控制效果突出，被广泛应用于工业生产中。在实际工业应用中，由于PID控制器具有的简单易操作等特性，使得大多数的伺服电机控制都采用PID控制算法，然而，当系统参数发生时变或系统受到外部较大扰动的情况下，传统的PID控制算法不具有抑制外部强干扰的能力，所以会降低整个系统的控制性能，其他大多数控制器也存在类似的缺陷，因而，如何能提高整个系统的鲁棒性和稳定性，使系统在受到强烈外部扰动时能快速回到稳定状态，减少调节时间对工业生产具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的伺服电机控制方法，不具有抑制外部强干扰的能力，当系统在受到强烈外部扰动时，系统的鲁棒性和稳定性会降低，进而影响整个系统的控制性能等问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种伺服电机控制方法，包括：获取伺服电机运行转速的历史数据；采用粒子群算法对所述历史数据进行离线辨识，构建所述伺服驱动系统的对象模型；根据所述对象模型设计离散时间微分平坦控制器，得到微分平坦反馈控制律；采用混沌动态烟花算法优化所述反馈控制律的控制参数，得到优化的反馈控制律；根据所述优化的反馈控制律控制所述伺服电机的运行转速。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述根据所述对象模型设计离散时间微分平坦控制器，得到微分平坦反馈控制律，包括：根据所述对象模型建立系统模型；根据所述系统模型构造离散时间扩张状态观测器模型；根据所述离散时间扩张状态观测器模型，得到所述反馈控制律。

结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述根据所述系统模型构造离散时间扩张状态观测器模型，包括：根据所述系统模型得到连续时间状态空间模型；采用欧拉法将所述连续时间状态空间模型进行离散化，得到离散时间状态空间模型；根据所述离散时间状态空间模型设计得到离散时间扩张状态观测器模型。

结合第一方面，在第一方面的第三实施方式中，所述对象模型为二阶惯性环节，所述二阶惯性环节：

其中，G(s)表示传递函数，K表示比例系数，T₁和T₂表示时间常数。

结合第一方面，在第一方面的第四实施方式中，所述根据所述对象模型建立系统模型，包括：根据所述二阶惯性环节得到原始系统模型，所述原始系统模型为：

其中，和表示被控变量，u(t)表示控制量输入，a₁、a₀及b表示过程参数，η(t)表示未知外部扰动；

采用标称值描述所述过程参数，得到所述系统模型，所述系统模型为：

其中，表示过程参数，f(t)表示总扰动。