[发明专利]基于确定学习与模式控制的永磁交流伺服智能控制系统

说明书

本发明属于伺服系统领域，涉及一种基于确定学习与模式控制的永磁交流伺服智能控制系统，包括：信号检测模块、知识获取与存储模块、基于模式的控制模块，其中：信号检测模块的输入端与伺服电机相连，用于检测伺服电机的信息，输出分别传送至知识获取与存储模块和基于模式的控制模块；知识获取与存储模块的另一个输入端来自基于模式的控制模块，以判断是否进入确定学习模块并对非线性动态进行辨识，输出传送至基于模式的控制模块；基于模式的控制模块的另一个输出端传送至伺服电机，驱动伺服电机工作。本发明能够对不确定非线性动态影响下永磁交流伺服系统闭环动态实现局部准确辨识；能够快速切换控制器，提高伺服系统响应性能。

技术领域

本发明属于伺服系统领域，涉及一种基于确定学习与模式控制的永磁交流伺服智能控制系统。

背景技术

“高档数控机床和机器人”作为智能制造的重点领域之一。针对关键零部件之一的伺服系统，目前主流的方案为采用永磁同步电机的交流伺服系统。交流伺服系统作为机器人、数控系统的执行机构，通过对永磁同步电机的位置、速度、转矩以及这三者的组合控制，最终完成行动目标。高性能数控机床、生产线自动化装配、半导体晶元蚀刻加工、汽车生产线的精密焊接、远控飞机的机翼控制、雷达跟踪系统、现代精确打击武器等领域，都依赖于伺服系统。

当前多个行业都将进行大范围、深层次的结构调整和升级改造，对高技术水平的伺服产品需求迫切，市场对伺服系统性能的关注点主要在于：转速/转矩波动、响应性、编码器精度/分辨率、易用性、安全性和实时总线等。抛去一些纯工程问题，我们面临的科学问题主要为转速/转矩波动和响应性，而在这两项关键技术指标上，目前国产伺服系统研究水平与世界先进水平有明显的差距：在速度频率响应方面，日本安川公司最新的Σ-7系列伺服产品可达到3.1kHz，而由国内领先水平的汇川公司最新推出的IS620N伺服系统，其速度频率响应为1.2kHz。在速度变动率方面，日本安川公司达到0.01％～0.1％，而汇川公司为0.5％，可见在高性能伺服系统上，国内产品与国际高端产品还存在一定的差距，进而导致以数控机床、机器人和装备制造业为代表的高技术含量、高附加值产业整体竞争力不强。这种现状，将会对国民经济、科技发展、军事安全等各个领域产生不利影响。

影响永磁交流伺服系统关键性能指标的因素，主要有以下几点：在伺服系统实际运行过程中，伴随着工作环境和运行状况的变化，电力电子器件的非线性效应、介电异向性、材料极化的滞回曲线和可能产生的电磁效应等，以及数字控制器离散化、开关管死区和采样量化误差等因素，存在参数变化、分数阶特性、齿槽转矩、电流谐波和反电动势谐波等非线性环节的影响。这些非线性动态变化过程，以及伺服系统在运行时可能产生的谐振，都将使得伺服系统常用的PI控制器难以完全应对，最终导致永磁同步电机转速与转矩性能的下降，达不到高档数控机床和机器人对高性能伺服系统的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于确定学习与模式控制的永磁交流伺服智能控制系统。

本发明采用如下技术方案实现：

基于确定学习与模式控制的永磁交流伺服智能控制系统，包括：信号检测模块、知识获取与存储模块、基于模式的控制模块，其中：

信号检测模块的输入端与伺服电机相连，用于检测伺服电机的信息，输出分别传送至知识获取与存储模块和基于模式的控制模块；

知识获取与存储模块的另一个输入端来自基于模式的控制模块，以判断是否进入确定学习模块并对非线性动态进行辨识，输出传送至基于模式的控制模块；

基于模式的控制模块的另一个输出端传送至伺服电机，驱动伺服电机工作，实现永磁交流伺服系统的高性能控制。

优选地，知识获取与存储模块，用于实现对永磁交流伺服系统的非线性动态进行局部准确神经网络辨识，构造相应的经验控制器，并将经验控制器存储至模式库中，以便基于模式的控制模块的快速调用。