[发明专利]一种减速箱试验台转矩加载控制器的控制方法

说明书

本发明公开了一种减速箱试验台转矩加载控制器的控制方法，属于工业过程控制技术领域，包括如下步骤：搭建减速箱试验台系统的物理模型，采用扭矩传感器检测被试减速箱的转矩信号，并将转矩信号传输到上位机中；步骤2：在上位机中编写优化自抗扰控制器I‑ADRC算法，将设定的转矩信号与被试减速箱转矩实际反馈信号送入优化自抗扰控制器I‑ADRC算法中；步骤3：将通过优化自抗扰控制器I‑ADRC算出的转矩控制信号传输到变频器中控制加载电机转矩。本发明实现减速箱试验台中转矩的精确控制，使得被试减速箱实际转矩与设定值一致，有效地降低减速箱试验台转矩偏差和提高控制系统稳态精度。

技术领域

本发明涉及一种控制器的控制方法，特别是涉及一种减速箱试验台转矩加载控制器的控制方法，属于工业过程控制技术领域。

背景技术

减速箱通常由各种齿轮传动机构组成，是连接动力源和执行机构的中间装置，起匹配转速和传递转矩的作用，是许多机械设备传动机构的重要部件之一，为了保证减速箱可靠运行，按照国家相关标准JB/T5077-1991《通用齿轮装置型式试验方法》和JB/T9721-1999《工程机械减速器型式试验方法》要求，采用减速箱试验台模拟减速箱实际运行过程中所受到的载荷，在试验过程中，由于减速箱本身特性和发热以及加载电机转到惯量和加载的转矩到被试减速箱传递的过程是非线性的，导致被试减速箱实际受到的转矩值与设定值偏差较大且无法稳定。

目前，传统PID控制器因算法相对简单、鲁棒性强、可靠性高并且易于实现，被广泛应用在工业控制等领域，其控制性能的好坏主要取决于比例系数k_p、积分系数k_i和微分系数k_d三个控制参数的整定，但传统PID控制器三个参数的整定通常是建立在获取其被控对象精确数学模型的基础上，并且根据特定规则具体确定，由于减速箱试验台加载控制系统本身是一个复杂的非线性系统，难以通过动力学建模或模型辨识的方法建立其精确的数学模型，并且在实际运行过程中存在一定的滞后性和时变性，所以传统的定参数PID控制器很难满足其控制要求。

韩京清教授提出的自抗扰控制器ADRC因其不依赖于精确的数学模型而广泛的应用于复杂系统中，可以有效解决具有复杂结构的不确定系统的控制问题，针对自抗扰控制器ADRC参数过多，参数难以整定等问题，高志强教授提出线性自抗扰控制器LADRC，只需要整定3个参数。

然而，减速箱试验台控制系统中被试减速箱端转矩存在一定的滞后性和时变性，使得单纯的线性自抗扰控制器无法直接使用，必须要安排转矩过渡过程，否则易使转矩调节过程产生振荡，难以稳定，且易发散，并且PD线性控制器参数唯一与控制器带宽相联系，虽然简化了控制器的设计，但在减速箱试验台转矩加载控制的复杂非线性系统中，无法单独调节带宽达到令人满意的效果。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种减速箱试验台转矩加载控制器的控制方法，使被试减速箱端实际转矩与设定值一致，有效的降低减速箱试验台转矩偏差和提高控制系统稳态精度，从而保证减速箱试验的可靠性，提高减速箱出厂可靠性。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种减速箱试验台转矩加载控制器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建减速箱试验台系统的物理模型，采用扭矩传感器检测被试减速箱的转矩信号，并将转矩信号传输到上位机中；

步骤2：在上位机中编写优化自抗扰控制器I-ADRC算法，将设定的转矩信号与被试减速箱转矩实际反馈信号送入优化自抗扰控制器I-ADRC算法中；

步骤3：将通过优化自抗扰控制器I-ADRC算出的转矩控制信号传输到变频器中控制加载电机转矩。

进一步的，所述步骤1中，转矩信号为：驱动电机拖动整个减速箱试验台系统运行，加载电机先作用于被试减速箱，然后将转矩传递到被试减速箱，最后作用于被试减速箱端输出检测到的实际扭矩。