[发明专利]基于直流电机速度控制的控制对象参数识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电机速度控制方法，特别涉及一种基于直流电机速度控制的控制对象参数识别方法。

背景技术

直流电机速度控制必须采用闭环控制才能获得优良的速度控制性能。直流电机速度控制系统由控制器、功率驱动单元、被控对象以及速度检测传感器组成，其中被控对象包括直流电机和它所带机械负载。只有对被控对象进行定性认识才能决定设计什么样的控制器，只有对被控对象参数进行定量识别才能对控制器参数准确调整。目前，公知的现有技术中的控制器，如应用广泛的PID(比例积分微分)控制器，并不是首先确定被控对象参数，而是直接采用试凑法或经验法调整控制器比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。因此，控制器参数的调整比较盲目，直流电机速度控制系统的调试费时费力，速度控制性能难以满足要求，有些甚至根本无法对速度进行控制。因此，直流电机速度控制时，如何识别被控对象参数，则是现有技术有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种基于直流电机速度控制的控制对象参数识别方法。

本发明基于直流电机速度控制的控制对象参数识别方法，包括下列步骤：

(1)采用阶跃信号发生器输出的阶跃信号；

(2)采用功率驱动单元接收所述阶跃信号输出驱动电流；

(3)采用直流电机及负载接收所述驱动电流驱动负载运行；

(4)采用速度检测传感器测量直流电机及负载得到速度信号；

(5)采用记录仪器接收所述阶跃信号和速度信号，并建立速度与时间的坐标系和阶跃信号与时间的坐标系；

(6)过速度信号稳态幅值C作一条平行于时间轴的直线；

(7)将阶跃信号幅值M除以速度输出信号稳态幅值C，得到被控对象的等效阻尼参数K；

(8)过原点对速度信号曲线作切线与上述第6步所述的直线相交与一点S；

(9)过上述交点S向下作垂线与时间轴相交，垂线与时间轴的交点的坐标值为T；

(10)将上述等效阻尼参数K和上述垂线与时间轴的交点的坐标值T相乘，得到被控对象等效惯量参数A。

本发明在直流电机速度控制设计和调试时不仅可以节省精力和时间，而且可获得良好的静态性能和动态性能。

附图说明

图1：本发明控制系统框图；

图2：本发明输出阶跃信号图；

图3：本发明输出速度信号图。

具体实施方式

如图1所示。本发明基于的直流电机速度控制的控制对象参数识别系统，包括阶跃信号发生器101，功率驱动单元102，直流电机及负载103，速度检测传感器104和记录仪器105，其中阶跃信号发生器101的输出端分别与功率驱动单元102的输入端、记录仪器105的一个输入端连接，功率驱动单元102的输出端接直流电机及负载103的输入端，直流电机及负载103的输出端接速度检测传感器104的输入端，速度检测传感器104的输出端接记录仪器105的另一个输入端。

结合图1、图2和图3叙述本发明的基于直流电机速度控制的控制对象参数识别方法，包括下列步骤：

(1)采用阶跃信号发生器101输出的阶跃信号；

(2)采用功率驱动单元102接收所述阶跃信号输出驱动电流；

(3)采用直流电机及负载103接收所述驱动电流驱动负载运行；

(4)采用速度检测传感器104测量直流电机及负载103得到速度信号；

(5)采用记录仪器105接收所述阶跃信号和速度信号，并建立速度与时间的坐标系和阶跃信号与时间的坐标系；

(6)过速度信号稳态幅值C作一条平行于时间轴的直线；

(7)将阶跃信号幅值M除以速度输出信号稳态幅值C，得到被控对象的等效阻尼参数K；

(8)过原点对速度信号曲线作切线与上述第6步所述的直线相交与一点S；

(9)过上述交点S向下作垂线与时间轴相交，垂线与时间轴的交点的坐标值为T；

(10)将上述等效阻尼参数K和上述垂线与时间轴的交点的坐标值T相乘，得到被控对象等效惯量参数A。

得到上述直流电机速度控制时被控对象的等效惯量参数I和等效阻尼参数D之后，直流电机速度控制器就可以根据这两个被控对象参数进行设计和调整。