[发明专利]一种基于前馈控制的伺服系统控制方法

说明书

本发明属于伺服控制技术，具体为一种基于前馈控制的伺服系统控制方法，确定伺服系统控制信号即位置控制指令，对位置控制指令进行滤波，再计算前馈速度指令、前馈加速度指令、前馈加速度前馈控制量和速度前馈控制量，最后确定控制输出，前馈控制量的极性与位置控制指令的频率相关联，在传统PID的基础上引入前馈控制，既可以提高整个频段的伺服系统动态特性，也可以根据伺服系统的技术要求，在需要高动态特性的频率段提升动态特性，而在需要低动态特性的频率段降低频率特性。

技术领域

本发明属于伺服控制技术，具体涉及一种伺服系统控制方法。

背景技术

随着电动伺服技术的发展，对电动伺服系统的动态特性要求越来越严苛，对于伺服系统的要求不是单纯的提高动态特性。而是要求伺服系统的频率特性满足如下要求:伺服系统在低频位置控制指令下，一般是频带10Hz以下，要求伺服系统动态特性好，主要是指系统幅值衰减小。而在高频段，一般是频带20Hz及以上，则要求伺服系统的响应幅值大幅衰减。即在低频段，系统动态特性好，而在高频段，要求系统响应迅速衰减。

传统的前馈控制算法只能提高系统整个频带范围的动态特性，无法实现系统低频段与高频段伺服系统动态特性的独立调节，因此，已经无法满足电动伺服系统控制的发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于前馈控制的伺服系统控制方法，其能够实现系统低频段与高频段动态特性的独立调节。

本发明的技术方案如下：

一种基于前馈控制的伺服系统控制方法，该方法包括如下步骤：

1)确定伺服系统控制信号即位置控制指令θ^*；

2)对位置控制指令进行滤波；

3)计算前馈速度指令

y(k)＝K_c1*(u_控(k)-u_控(k-1))

其中，y(k)为前馈指令，u_控(k)为步骤2滤波后的位置控制指令，K_c1为退饱和比例系数；

4)确定前馈加速度指令a

式中，v₀为输入信号，v₁为跟踪信号，a为v₁的微分，即前馈加速度指令，r为系数；

5)确定前馈加速度前馈控制量u_a(k)

u_a(k)＝K_c3a

其中，K_c3为比例调节系数；

6)确定速度前馈控制量u_s；

u_s＝(S_LIM-(S-S_LIM)*K_c2)*K_c4

其中，K_c2为退饱和比例系数，K_c4为比例调节系数，S为速度指令，S_LIM为限幅后的速度指令；

7)确定系统控制输出量u_OUT

7.1)控制解算量u。

u＝u_s+u_a

7.2)对控制解算量进行限幅，得到控制输出量。