[发明专利]一种交流伺服系统控制器参数整定方法

摘要

本发明提供了一种交流伺服系统控制器参数整定方法，该方法首先根据系统惯量辨识得到系统惯量，根据辨识出的系统惯量J，通过查PI参数与系统惯量对应关系表得到初始PI参数，然后给定目标阶跃指令，对相应的反馈量进行采样，对采样点进行拟合得到系统阶跃响应曲线，根据拟合得到的系统阶跃响应曲线，获取响应曲线的超调量、上升时间及稳态波动三个指标，根据获取的各项指标，辨别出系统阶跃响应曲线的类型。本发明方法中响应曲线的类型主要分为五种，根据响应曲线类型相应地调整PI参数，直至响应曲线的指标符合实际应用场合的设定要求。本发明方法和采用峰值的大小进行参数优化相比，整定的参数更优，获取的性能更好，并且操作简单。

主权项

一种交流伺服系统控制器参数整定方法，其特征在于包括以下步骤：（1）据系统惯量辨识得到系统惯量，系统惯量辨识方法为：设定一个时间周期T，在0‑T/2时间内，使电机以固定加速度由0做匀加速运动到ωc，匀加速过程中记录每个电流环控制周期内电磁转矩Tem1(k)（k=1，2......n；n=T/(2tc)，tc为电流环控制周期）；在T/2‑T时间内，使电机由ωc再匀减速到0，匀减速过程中记录每个电流环控制周期内电磁转矩Tem2(k)（k=1，2......n；n=T/(2tc)），根据下面公式(2)计算系统转动惯量J： J = Σ k = 1 n T em 1 ( k ) t c - Σ k = 1 n T em 2 ( k ) t c 2 ω c - - - ( 2 ) 其中，J为系统转动惯量；T为设定的时间周期；Tem1(k)为匀加速过程中第k个电流环控制周期的电磁转矩；Tem2(k)为匀减速过程中第k个电流环控制周期的电磁转矩；ωc为电机在时间周期T内达到的最大速度；tc为电流环控制周期；k=1，2，......n，n为时间周期T的半个周期内的电流环周期数，n=T/(2tc)；（2）根据辨识出的系统惯量J，通过查PI参数与系统惯量对应关系表得到初始PI参数；（3）给定目标阶跃指令，对相应的反馈量进行采样，采样时间大于两倍的阶跃响应曲线动态调节时间，保证采样拟合得到的系统阶跃响应曲线包含完整的动态调节和稳态过程，对采样点进行拟合得到系统阶跃响应曲线；（4）根据步骤（3）中拟合得到的系统阶跃响应曲线，获取响应曲线的超调量、上升时间及稳态波动三个指标；（5）根据步骤（4）中获取的各项指标，辨别出系统阶跃响应曲线的类型，辨别方法为：1)超调量小于设定值A，稳态波动小于设定值B，上升时间大于设定值C，表明无振荡，type=1；2)超调量大于设定值A，稳态波动小于设定值B，表明无振荡，type=2；3)超调量大于设定值A，稳态波动大于设定值B，表明有振荡，type=3；4)超调量小于设定值A，稳态波动大于设定值B，表明有振荡，type=4；5)超调量小于设定值A，稳态波动小于设定值B，表明无振荡，type=5；其中，根据实际应用场合的要求设定A、B和C的大小；（6）按照以下规律计算新的PI参数值：1)type=1，表明响应曲线无超调，无振荡，但上升时间较长，应增大比例增益系数 KP；2)type=2，表明响应曲线超调量大，无振荡，若上升时间较长，则应增大比例增益系数KP，减小积分增益系数KI，否则减小比例增益系数KP；3)type=3，表明响应曲线超调量大，且有振荡，应减小比例增益系数KP；4)type=4，表明响应曲线无超调，有振荡，应增加积分增益系数KI；5)type=5，表明响应曲线跟踪和响应在合理范围，即为理想的响应曲线；重复上述步骤（3）到步骤（5），直至响应曲线的指标符合实际应用场合的设定要求。