[发明专利]一种交流位置伺服系统模型参数在线辨识和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流永磁同步电机伺服系统，特别涉及一种交流位置伺服系统模型参数在线辨识和控制方法，属于同步电机技术领域。

背景技术

一个新的交流伺服系统建立以后，其诸多系统参数都是未知的，而控制系统的控制器参数都是依据系统的模型参数来设计的。另外在许多控制问题中，面向的对象通常是不确定的，工作负载的改变会导致伺服系统模型参数的变化。因此，一个高性能的交流伺服系统不仅要求系统能对伺服指令做出快速、准确的响应，而且还要求当负载特征变化时，仍能保证系统具有良好的控制性能，这就要求伺服系统的控制器参数能够随负载特性作适当的调整。

交流伺服控制系统的设计方法一般分为三种，第一种是先离线辨识出系统模型参数，再根据辨识出的模型参数设计控制器参数，该方法效率比较低，并且离线辨识需要大量实验数据，要对多组数据进行处理才能得到系统的参数，计算量很大，并且当负载的变化导致系统模型参数变化时要重新进行离线参数辨识，增加了控制系统设计时间和工作量，专利申请号为200710024700.4名称为《一种交流位置伺服系统中干扰的观测和补偿方法》的中国专利介绍了参数变化等对被控对象控制性能的影响。第二种是先辨识出系统模型参数，再根据辨识出的模型参数在线设计控制器参数，并自动切换到位置控制。第三种是位置自适应控制算法，和第二种方法不同的是在控制系统运行过程中不断进行参数辨识和控制器的修改，此种方法系统设计比较复杂难于实现，并且对控制系统的硬件要求较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术上的缺陷，提供一种交流位置伺服系统模型参数在线辨识和控制方法，以提高设计控制系统的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种交流位置伺服系统模型参数在线辨识和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设定交流伺服系统被控对象数学模型：利用一阶微分方程表示为其中ω是系统输出速度，u是被控对象输入速度信号，J和B是交流伺服系统被控对象的模型参数，是未知参数，分别是转动惯量和粘性阻尼系数；

设定被控对象辨识的参考模型：Jmω·m=-Bmωm+ω_ref,]]>ω_ref是辨识输入的外部参考信号，ω_m为控制系统希望达到的控制性能指标，参数J_m和B_m分别为转动惯量和粘性阻尼系数在控制系统中希望达到的控制性能指标，均为正数；

2)在被控对象模型参考自适应控制系统中，将辨识的模型参数转动惯量J和粘性阻尼系数B的辨识值和其前一采样周期的转动惯量J和粘性阻尼系数B进行比较，直到它们的差值小于预先给定的性能指标ε时停止辨识，输出辨识的参数值J和B；

3)根据步骤2)输出的被控对象辨识的参数值在线计算位置控制器，并自动切换到位置控制。