[发明专利]山核桃钳

说明书

技术领域

本发明涉及伺服技术领域，具体涉及一种伺服跟踪系统控制器。 

背景技术

伺服跟踪系统控制器的硬件结构由：控制器，逻辑电路，逆变电路，放大器，伺服电机，保护电路等组成。在硬件组成一定的条件下，控制方法的优劣将直接影响伺服跟踪系统的响应速度和跟踪精度。 

参见图1，现在伺服跟踪系统控制器主要由以下三部分构成：位置环，速度环和电流环。图中：s为拉普拉斯变换中的复变量，L_a为电机每相绕组的自感，R_a为每相绕组的电阻(不考虑两相之间的互感)，i为每相的定子相绕组电流，K_m＝C_TΦ_δ，其中：C_T为电机的转矩常数，Φ_δ为每极磁通量，T_e为电机的转矩，J为电机的转动惯量，ω为电机转动的角速度，θ为电机转过的角度，a为电流反馈的传递系数，K_g为速度反馈的传递系数。 

速度环是一个重要的环节，它的主要作用是提高系统刚度，增大系统的阻尼系数来提高系统的动态跟踪能力以及抑制环内干扰，体现了伺服系统的动态响应速度。速度环现在主要采用PI控制或者模拟PID控制，PID控制原理简单，适应性和鲁棒性强，在早期应用较广，其控制效果基本能满足要求。但是PID参数整定方法复杂，在生产现场或复杂工况下容易受到干扰，控制参数经常整定不良，虽然能对给定实现跟踪，但是在响应速度和跟踪精度上误差较大，满足不了特殊场合高速度、高精度的要求； 

位置环体现了伺服系统的稳态跟踪精度，是系统性能的反映。现在速度环主要采用计算机系统实现的数字PID控制；控制算法通常为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。由于参数不能在线整定，确定的控制参数仅是针对 整个系统性能(响应速度、过渡时间)的折中方案。当位置误差及其变化率变化时，不能根据这两个参量的变化对系统实现实时参数整定，达不到实时最优控制，控制性能得不到进一步提高。 

电流环构成电枢电流负反馈，以减小电源电压波动的影响，提高控制力矩的线性度，同时防止功率转换电路以及被控对象(电动机)过电流。电流环通常采用比较简单的比例控制或PI控制，以此保证被控对象(电动机)的快速响应。 

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种性能更高的伺服跟踪系统控制器。 

本发明的目的是这样实现的：伺服跟踪系统控制器，包括速度控制环路，对被控对象进行伺服跟踪控制，所述速度控制环路包括： 

可调控制器，用于对被控对象进行控制； 

参考模型，接收期望电压，输出理想状态下被控对象的理想速度； 

速度环反馈模块，获取被控对象的实际速度并输出； 

速度环运算器，接收所述理想速度和实际速度进行代数和运算，输出速度误差；以及 

自适应机构，接收所述期望电压和速度误差，根据速度误差对期望电压进行修正，获得期望输出电压并输出，并根据自适应律对可调控制器的控制参数进行调节。 

进一步，所述伺服跟踪系统控制器还包括电流控制环路，所述电流控制环路包括： 

电流环反馈模块，获取被控对象的输出电流并输出根据所述输出电流换算的反馈电压； 

电流环运算器，接收期望输出电压和反馈电压进行代数和运算，输出电压 误差；以及 

电流校正模块，接收期望输出电压与电压误差，输出最终输出电压到被控对象； 

进一步，所述电流校正模块采用比例控制法，根据电压误差对期望输出电压进行修正，运算获得最终输出电压； 

进一步，所述伺服跟踪系统控制器还包括位置控制环路，所述位置控制环路包括： 

位置给定输入模块，输出一个给定位置； 

位置环反馈模块，获取被控对象实际位置，并输出； 

位置环运算器，接收给定位置和实际位置进行代数和运算，输出位置误差；以及 

位置校正模块，接收给定位置和位置误差，输出期望电压； 

进一步，位置校正模块通过模糊PID控制，根据给定位置和位置误差，运算获得期望电压； 

进一步，所述位置校正模块包括： 

PID控制器，接收位置误差，输出与位置误差相关的第一控制量； 

时间积分运算器，接收位置误差，运算获得位置误差变化率； 

二维模糊控制器，接收位置误差和位置误差变化率，输出跟位置误差和位置误差相关的第二控制量；以及