[发明专利]一种基于预测补偿的交流伺服系统速度环参数自校正方法

说明书

本发明涉及交流伺服控制系统技术领域，提供了一种基于预测补偿的交流伺服系统速度环参数自校正方法，包括S1，对交流伺服系统进行处理，处理包括进行初始化以及进行参数设置；S2，提取处理好后的交流伺服系统的电流与速度，并在线辨识速度环被控模型参数；S3，用未来估计速度与提取的实际速度之间的误差作为补偿，削弱被控模型在线辨识存在的收敛滞后，得到估计速度输出，并以估计速度代替实际速度作为系统反馈；S4，根据估计速度求取速度环最优控制率，并映射二自由度PI控制参数。本发明实现惯量和外部负载扰动大范围变化情况下交流伺服系统速度环控制参数自动校正，工程人员不需要根据手动设定和调节控制器参数，系统自动完成速度环参数自校正。

技术领域

本发明涉及交流伺服控制系统技术领域，具体为一种基于预测补偿的交流伺服系统速度环参数自校正方法。

背景技术

交流伺服系统是数控机床的执行单元和动力机构，是一个国家机械制造业的基础和核心，是我国现代工业的支柱。随着我国航天航空、汽车、船舶、纺织等行业对高档数控机床需求的增加，对高性能的交流伺服系统的需求量越来越大，但是目前国产的交流伺服系统在控制性能和智能化水平上与国外的先进技术差距依然很大。

在交流伺服系统运行过程中，速度指令可能需要做出调整，针对这样的调整，伺服驱动需要具备良好的瞬态响应跟踪。当速度指令恒定时，针对不同的运行工况，伺服驱动需要具备较强的抗扰动能力。这样伺服驱动器使用单自由度PI控制器很难同时满足瞬态响应和抗扰动能力的要求。大量研究表明，二自由度PI控制器能很好的解决这个问题，能够在不影响交流伺服系统闭环稳定性的基础上，有效地提高交流伺服系统的动态性能。但是二自由度PI控制器存在更多的控制参数需要实时调整，为了满足交流伺服系统高速高精的发展趋势，需要探索一种高效的二自由度PI控制参数自校正策略。

一般而言，可将控制参数自校正方法分为以下两类：一类是基于规则的自校正方法，如模糊PID，神经网络等(X.Duan,H.Deng,H.Li,A saturation-based tuning methodfor fuzzy PID controller[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2013,60(11):5177-5185)提出一种基于模糊PID的自校正方法。这类方法不依赖于精确的数学模型，但是计算成本很高。它适用于受控对象是脉冲响应和阶跃响应的情况，但不利于对实时性要求较高的在线调整。另一类是基于模型的自校正方法，文献(S.Lu,F.Zhou,Y.Ma,X.Tang,Predictive IP controller for robust position control of linear servosystem[J],ISA Transactions,2016,63:211-217)提出一种基于广义预测控制的IP控制参数自校正方法，并在实验中得到验证。基于模型的自校正方法算法简单，稳定性好，但是依赖被控模型结构和参数的辨识精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于预测补偿的交流伺服系统速度环参数自校正方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于预测补偿的交流伺服系统速度环参数自校正方法，包括如下步骤：

S1，对交流伺服系统进行处理，处理包括进行初始化以及进行参数设置；

S2，提取处理好后的所述交流伺服系统的电流与速度，并在线辨识速度环被控模型参数；

S3，用未来估计速度与提取的实际速度之间的误差作为补偿，削弱被控模型在线辨识存在的收敛滞后，得到估计速度输出，并以所述估计速度代替所述实际速度作为系统反馈；

S4，根据所述估计速度求取速度环最优控制率，并映射二自由度PI控制参数，以实现所述速度环二自由度PI控制参数预测自校正。

进一步，在所述S2步骤中，具体是采用递推最小二乘算法来在线计算速度环被控模型参数。