[发明专利]一种伺服系统控制回路增益的整定方法

权利要求书

1.一种伺服系统控制回路增益的整定方法，其特征是伺服系统在往复运动中自动整定伺服控制回路增益参数，分为位置环控制回路与速度环控制回路的增益参数整定；在整定开始前，首先确定简化的负载模型参数，即确定负载的转动惯量J，用于匹配速度环控制回路中的负载转动惯量比Jt；然后进行末端低频抖动检测与抑制，用于获得更好的定位效果；再进行速度环控制回路增益参数整定，与此同时实现机械谐振的抑制；最终进行位置环控制回路增益参数整定。

2.根据权利要求1所述的一种伺服系统控制回路增益的整定方法，其特征是具体步骤如下：

1)检测负载的转动惯量J；

2)末端低频抖动检测及抑制：对伺服电机侧的位置偏差信号进行低频抖动的频率检测，如位置偏差信号在定位阶段出现低频抖动波形，在下一个运动开始前，设置低频抖动频率并开启低频抖动抑制；如果未检测到低频抖动，则直接进入步骤3)；

3)速度环控制回路增益参数整定：速度环增益参数包括速度环比例增益Kv、速度环积分时间常数Ti和转矩滤波时间常数Tf，Kv与Ti、Kv与Tf近似成反比例关系，Kv从出厂值开始递增，相应的Ti和Tf自动递减，在首次检测到机械谐振后设置陷波滤波器，将陷波滤波器的中心频率设置为检测出的谐振频率进行抑振，并确认抑振效果，如果无效则降低Kv直到振动消除，并进入步骤4)；如果有效则Kv继续递增，直到再次产生机械谐振时，降低Kv直到振动消除，完成步骤3)，进入步骤4)；

4)位置环控制回路增益参数整定：位置环比例增益Kp采用递减的方式进行增益搜索，以位置偏差进入定位完成幅宽范围后是否再超出该区间作为定位动作评价标准，当Kp偏大时，位置偏差超出定位完成幅宽区间，形成反复调节；随着Kp减小，位置偏差逐渐进入定位完成幅宽区间内，反复调节的次数也随之减少；当Kp调整到合适值时，位置偏差进入定位完成幅宽区间后，便不再超出定位完成幅宽区间，整定完成。

3.根据权利要求2所述的一种伺服系统控制回路增益的整定方法，其特征是步骤2)中，如在低频抖动抑制后仍然能检测到低频抖动频率，则整定失败，不再进行后续的步骤。

4.根据权利要求2所述的一种伺服系统控制回路增益的整定方法，其特征是步骤3)中，通过对速度偏差信号进行傅里叶分析来判断系统是否产生了机械谐振，如果检测到机械谐振，则同时获得谐振频率值。