專(zhuān)利名稱(chēng)：基于頻率響應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)諧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于馬達(dá)控制器的自動(dòng)調(diào)諧的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及這樣的方法和系統(tǒng)通過(guò)該方法和系統(tǒng)，基于頻率響應(yīng)來(lái)自動(dòng)調(diào)諧用于馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的控制系統(tǒng)的控制器。
背景技術(shù)：
控制系統(tǒng)一般包括控制器和通過(guò)反饋環(huán)路連接到該控制器的待被控制的設(shè)施 (例如，驅(qū)動(dòng)負(fù)載的馬達(dá))。在操作中，設(shè)施由控制器的輸出控制，并且設(shè)施輸出經(jīng)由反饋路徑反饋，在反饋路徑中從基準(zhǔn)輸入中減去設(shè)施輸出以形成誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)由控制器處理來(lái)生成到設(shè)施的經(jīng)修改的控制輸入。在由于柔量、反沖和摩擦等導(dǎo)致諸如馬達(dá)/負(fù)載慣性、共振的特有屬性存在改變的情況下，控制器需要調(diào)諧以維持命令響應(yīng)、抗干擾性、穩(wěn)定性以及噪聲敏感性的最優(yōu)化。控制器通常包括濾波器和控制規(guī)則?？刂埔?guī)則放大誤差信號(hào)，并且添加前饋?lái)?xiàng)以創(chuàng)建命令信號(hào)。諸如PID (比例-積分-微分)控制規(guī)則的控制規(guī)則由于其通用設(shè)計(jì)被廣泛使用。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)PID型控制規(guī)則涵蓋PID補(bǔ)償器的所有變化和組合，包括 P、PI和ro配置。PID型控制規(guī)則被如此命名，是由于其控制輸出是從與輸入成比例的一個(gè)項(xiàng)、與輸入的積分成比例的另一個(gè)項(xiàng)以及與輸入的微分成比例的又一個(gè)項(xiàng)的加權(quán)和得到的。PID型控制規(guī)則同時(shí)在比例控制模式、積分控制模式和微分控制模式下進(jìn)行控制，使得系統(tǒng)在盡可能快的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下的目標(biāo)值。這樣的控制規(guī)則包括帶有比例增益參數(shù)Kp的比例放大單元、帶有積分增益參數(shù)K1的積分單元，以及帶有微分增益參數(shù)Kd的微分單元。對(duì)控制規(guī)則進(jìn)行調(diào)諧是對(duì)控制規(guī)則的控制規(guī)則增益(例如，Kp、KI、KD)進(jìn)行設(shè)置或調(diào)整以實(shí)現(xiàn)期望的性能的過(guò)程。例如，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制器的穩(wěn)定性可能由于與負(fù)載情況的相互作用而變化，所以控制規(guī)則的增益必須被定期調(diào)諧(即，調(diào)整)以在控制器的特定應(yīng)用中有效操作。調(diào)諧較差的控制規(guī)則動(dòng)作過(guò)于激烈或過(guò)于遲緩，或帶有不充分的穩(wěn)定性裕量。 當(dāng)干擾或過(guò)程動(dòng)態(tài)特征中的不確定性很大時(shí)，對(duì)控制規(guī)則的調(diào)諧經(jīng)常很難。結(jié)果，過(guò)去的調(diào)諧過(guò)程通常需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)諧的非常有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員。然而，雖然對(duì)控制器進(jìn)行手動(dòng)調(diào)諧是可能的，但是其經(jīng)常是繁瑣的，并且結(jié)果常常是非最佳的。動(dòng)態(tài)信號(hào)分析器(DSA)通常用來(lái)執(zhí)行頻率響應(yīng)分析，其能夠提供頻域調(diào)諧。DSA生成多頻信號(hào)，其能夠作為命令被注入控制系統(tǒng)中。對(duì)注入信號(hào)的響應(yīng)被返回給DSA并且通常采用波特圖進(jìn)行分析。然而，DSA單元是相當(dāng)昂貴的。此外，對(duì)DSA可用的用于注入測(cè)試信號(hào)的點(diǎn)的數(shù)量常常少于期望的。結(jié)果，這樣的裝備的使用通常限于研究室，并且在用戶(hù)場(chǎng)所一般是不可用的。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)提供基于頻率響應(yīng)函數(shù)執(zhí)行馬達(dá)控制器自動(dòng)調(diào)諧的方法和系統(tǒng)，解決了上面認(rèn)識(shí)到的問(wèn)題，并且在本領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步。本發(fā)明可以以多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括作為系統(tǒng)、設(shè)備/裝置、方法或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在下面論述了本發(fā)明的若干實(shí)施例。一個(gè)實(shí)施例包括確定用于對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)諧的最佳調(diào)諧參數(shù)集的方法，該控制器用在具有設(shè)施(馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載)的過(guò)程控制環(huán)路中，該方法包括(a)在增益-相位圖上提供涵蓋穩(wěn)定性裕量不充分的預(yù)定義區(qū)域；(b)提供與該區(qū)域相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義成本函數(shù)，其中成本函數(shù)表示基于對(duì)該區(qū)域的相對(duì)滲透深度的穩(wěn)定性成本；(C)將包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用到控制系統(tǒng)，并且接收控制系統(tǒng)響應(yīng)于該激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以獲取設(shè)施測(cè)量；(d)搜索多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集，基于關(guān)于所搜索的每一個(gè)調(diào)諧參數(shù)集的設(shè)施測(cè)量的模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別具有最小成本的最佳調(diào)諧參數(shù)集，并且將成本函數(shù)應(yīng)用于該模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；以及(e)輸出最佳調(diào)諧參數(shù)。進(jìn)一步的實(shí)施例包括與基于模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)與目標(biāo)響應(yīng)的比較另外的成本函數(shù)、基于干擾響應(yīng)的另外的成本函數(shù)、基于傳感器噪聲響應(yīng)的另外的成本函數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)?？偝杀敬撕罂梢曰谒谐杀竞瘮?shù)的加權(quán)和。目標(biāo)可以是理想響應(yīng)、對(duì)于所有感興趣的頻率在 0dB、0度相位處的平坦閉環(huán)波特圖?？梢躁P(guān)于相位和增益裕量來(lái)定義區(qū)域。例如，在增益-相位圖上，區(qū)域的中心是在 OdB和180度處，其中相位在X軸上以度為單位，并且增益在圖的y軸上以dB為單位。在更具體的實(shí)施例中，區(qū)域的邊界上的四個(gè)點(diǎn)在(x，y)坐標(biāo)上是(GM dB，180度)、(-GM dB，-180 度)、(0dB，-180+PM度)以及(0dB，-180+PM度)。可以將區(qū)域的邊界按比例調(diào)整成更大或更小。區(qū)域可以呈現(xiàn)基本上是橢圓的形狀。在此也預(yù)期其他形狀。在更進(jìn)一步實(shí)施例中，穩(wěn)定性硬成本可以用于區(qū)域的任何滲透。替選地，可以使用穩(wěn)定性軟成本，使得軟成本被定義為模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域的滲透深度的函數(shù)以及與其接近的函數(shù)。例如，軟成本可以被定義為在最深點(diǎn)處的滲透或滲透的加權(quán)平均的函數(shù)。通常，通過(guò)將低頻正弦曲線(xiàn)應(yīng)用于控制系統(tǒng)來(lái)確定馬達(dá)和負(fù)載的馬達(dá)加速度常量，可以對(duì)初始調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行調(diào)諧用于以低響應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定操作，以允許系統(tǒng)被激勵(lì)，使得可以采集頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)諧。激勵(lì)測(cè)試信號(hào)可以經(jīng)由以下的一個(gè)或多個(gè)來(lái)生成隨機(jī)噪聲生成器，生成隨機(jī)值的連續(xù)流的設(shè)備；偽隨機(jī)二進(jìn)制生成器，通過(guò)生成兩個(gè)變化持續(xù)時(shí)間的值來(lái)生成豐富信號(hào)的設(shè)備；正弦掃頻生成器，生成正弦曲線(xiàn)的連續(xù)掃頻的設(shè)備；離散正弦波生成器，生成一系列典型地幾何增加或減少的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；以及線(xiàn)性調(diào)頻生成器，生成重復(fù)系列的諸如 KXsin(wt*kt+Const)的快速增加頻率的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備。激勵(lì)測(cè)試信號(hào)還可以與常規(guī)命令信號(hào)一起應(yīng)用，或應(yīng)用于測(cè)量命令響應(yīng)或干擾響應(yīng)。在實(shí)施例中，調(diào)諧參數(shù)可以包括控制器的比例、積分和微分增益中的一個(gè)或多個(gè)。 并且，調(diào)諧參數(shù)可以包括濾波器中的一個(gè)或多個(gè)。此外，調(diào)諧參數(shù)可以包括用于位置控制器的比例控制器和用于速度的另一個(gè)比例、積分控制器?？梢允褂每焖俑道锶~變換(FFT)或離散傅里葉變換(DFT)或本領(lǐng)域已知的其他方法來(lái)獲取頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。該方法可以進(jìn)一步包括基于最佳調(diào)諧參數(shù)為電流調(diào)諧配置調(diào)整調(diào)諧參數(shù)。另一個(gè)實(shí)施例包括用于馬達(dá)控制系統(tǒng)的控制器的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)，其包括(a)信號(hào)生成器，其用于到控制系統(tǒng)的跨預(yù)定義范圍的頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)；(b)數(shù)據(jù)記錄器，其用于接收并記錄控制系統(tǒng)響應(yīng)于激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)；(C)增益控制器，其用于調(diào)整控制器的增益；(d)與信號(hào)生成器、增益控制器和數(shù)據(jù)記錄器對(duì)接的計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備被編程為(i)訪(fǎng)問(wèn)在增益-相位圖上的涵蓋穩(wěn)定性裕量不充分的預(yù)定義區(qū)域；( ) 訪(fǎng)問(wèn)與該區(qū)域相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的成本函數(shù)，其中成本函數(shù)表示基于對(duì)該區(qū)域的相對(duì)滲透深度的穩(wěn)定性成本；(iii)指示將包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用到控制系統(tǒng)，并且接收控制系統(tǒng)響應(yīng)于該激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以獲取設(shè)施測(cè)量；
(iv)搜索多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集，基于關(guān)于所搜索的每一個(gè)調(diào)諧參數(shù)集的設(shè)施測(cè)量的模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別具有最小成本的最佳調(diào)諧參數(shù)集，并且將該成本函數(shù)應(yīng)用于該模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；以及(V)輸出最佳調(diào)諧參數(shù)。計(jì)算設(shè)備可以被進(jìn)一步編程為指示增益控制器基于最佳調(diào)諧參數(shù)為電流調(diào)諧配置調(diào)整調(diào)諧參數(shù)。計(jì)算設(shè)備可以被進(jìn)一步編程為執(zhí)行在此描述的方法。作為有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，一個(gè)實(shí)施例提供對(duì)具有控制器的過(guò)程控制環(huán)路進(jìn)行調(diào)諧，其包括待在處理器上執(zhí)行的以下指令(i)訪(fǎng)問(wèn)在增益-相位圖上的涵蓋穩(wěn)定性裕量不充分的預(yù)定義區(qū)域；(ii)訪(fǎng)問(wèn)與該區(qū)域相關(guān)聯(lián)的預(yù)定義的成本函數(shù)，其中成本函數(shù)表示基于對(duì)該區(qū)域的相對(duì)滲透深度的穩(wěn)定性成本；(iii)指示將包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用到控制系統(tǒng)，并且接收控制系統(tǒng)響應(yīng)于該激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以獲取設(shè)施測(cè)量；(iv)搜索多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集，基于關(guān)于所搜索的每一個(gè)調(diào)諧參數(shù)集的設(shè)施測(cè)量的模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別具有最小成本的最佳調(diào)諧參數(shù)集，并且將該成本函數(shù)應(yīng)用于該模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；以及(V)輸出最佳調(diào)諧參數(shù)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以進(jìn)一步包括待在處理器上被執(zhí)行的指令，其基于最佳調(diào)諧參數(shù)來(lái)調(diào)整調(diào)諧參數(shù)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以進(jìn)一步包括用來(lái)執(zhí)行在此描述的方法的指令。作為方法，一個(gè)實(shí)施例包括確定用于對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)諧的調(diào)諧參數(shù)的方法，該控制器用在過(guò)程控制環(huán)路中，該方法包括(a)提供調(diào)諧參數(shù)作為控制系統(tǒng)的電流調(diào)諧配置；
(b)將包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用到控制系統(tǒng)；(C)接收控制系統(tǒng)響應(yīng)于激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以確定相位和增益裕量；(d)在增益-相位圖上創(chuàng)建以邊界連接相位和增益裕量的有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域；以及(e)計(jì)算關(guān)于不穩(wěn)定區(qū)域的穩(wěn)定性確定。此后，可以基于穩(wěn)定性確定以及其他因素為電流調(diào)諧配置對(duì)調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。例如，可以基于在增益-相位圖上繪制的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)是否滲透了由有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域來(lái)為電流調(diào)諧配置對(duì)調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。此外，可以重復(fù)步驟(b)至(e)以獲取最優(yōu)化的控制器參數(shù)集。在進(jìn)一步實(shí)施例中，通過(guò)將低頻正弦曲線(xiàn)應(yīng)用于控制系統(tǒng)來(lái)確定馬達(dá)和負(fù)載的馬達(dá)加速度常量，可以對(duì)提議的調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行初始調(diào)諧用于以低響應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定操作，以允許系統(tǒng)被激勵(lì)，使得可以采集頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)諧。通過(guò)基于馬達(dá)加速度常量來(lái)模擬系統(tǒng)，可以計(jì)算初始調(diào)諧參數(shù)集。調(diào)諧參數(shù)可以包括控制器的比例、積分和微分增益中的一個(gè)或多個(gè)或?yàn)V波器中的一個(gè)或多個(gè)。調(diào)諧參數(shù)還可以包括用于位置控制器的比例控制器以及用于速度的另一個(gè)比例、積分控制器。在該階段應(yīng)用調(diào)諧將減少下述的隨后測(cè)試中的運(yùn)動(dòng)量。當(dāng)如果用戶(hù)希望略過(guò)該步驟(例如，以節(jié)省時(shí)間)而不需要在隨后測(cè)試中減少運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以略過(guò)該初始調(diào)諧，而不會(huì)損失最終調(diào)諧精度。在更進(jìn)一步實(shí)施例中，有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域可以具有以下特征。例如，該有界區(qū)的中心可以被放置在增益-相位圖上的OdB和180度處，在增益-相位圖中相位在X軸上以度為單位，并且增益在圖的y軸上以dB為單位。此外，該有界區(qū)的四個(gè)點(diǎn)在(X，y)坐標(biāo)中可以是(GM dB, 180 度)、(-GM dB, -180 度)、(OdB, -180+PM 度)以及(OdB, -180+PM 度)。有界區(qū)的該邊界可以用于為調(diào)諧參數(shù)的調(diào)整定義最小穩(wěn)定性需求。此后可以將該有界區(qū)按比例放大成大于定義的坐標(biāo)以允許更大的穩(wěn)定性裕量或縮小為小于定義的坐標(biāo)以允許更小的穩(wěn)定性裕量。在一個(gè)示例中，可以將有界區(qū)基本上形成為橢圓的形狀。在此也預(yù)期用于有界區(qū)的其他形狀。一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例還可以提供基于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)響應(yīng)為電流調(diào)諧配置的穩(wěn)定性計(jì)算成本。該成本可以是穩(wěn)定性硬成本，其用于有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域的任何滲透?；蛘?，該成本可以是穩(wěn)定性軟成本，其被使用為使得該軟成本被定義為繪制在增益-相位圖上的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)該有界區(qū)的滲透深度的函數(shù)以及與其接近的函數(shù)。例如，軟成本可以被定義為在最深點(diǎn)處的滲透或滲透的加權(quán)平均的函數(shù)。這還可以是用于說(shuō)明控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)匹配目標(biāo)響應(yīng)的程度的響應(yīng)成本。這樣的響應(yīng)成本可以說(shuō)明控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)匹配目標(biāo)響應(yīng)的程度，其中目標(biāo)是理想響應(yīng)、對(duì)于所有感興趣的頻率在0dB、0度相位處的平坦閉環(huán)波特圖。此外，理想響應(yīng)可以被指定為特定期望的響應(yīng)，諸如對(duì)直到指定帶寬的頻率在0dB、0度相位處的平坦閉環(huán)波特圖，然后閉環(huán)響應(yīng)將以指定速率在振幅上下降。可以指定這樣的定制的閉環(huán)頻率響應(yīng)，使得機(jī)電系統(tǒng)不對(duì)所處環(huán)境產(chǎn)生有害或討厭的聲音或振動(dòng)噪聲。可以將這些成本組合成作為穩(wěn)定性成本和響應(yīng)成本的加權(quán)和的總成本。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，激勵(lì)測(cè)試信號(hào)可以經(jīng)由以下的一個(gè)或多個(gè)來(lái)生成隨機(jī)噪聲生成器，生成隨機(jī)值的連續(xù)流的設(shè)備；偽隨機(jī)二進(jìn)制生成器，通過(guò)生成兩個(gè)變化持續(xù)時(shí)間的值來(lái)生成豐富信號(hào)的設(shè)備；正弦掃頻生成器，生成正弦曲線(xiàn)的連續(xù)掃頻的設(shè)備；離散正弦波生成器，生成一系列典型地幾何增加或減少的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；以及線(xiàn)性調(diào)頻生成器,生成重復(fù)系列的諸如KXsin(wt*kt+Const)的快速增加頻率的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備。并且， 激勵(lì)測(cè)試信號(hào)可以與常規(guī)命令信號(hào)一起應(yīng)用。此外，激勵(lì)測(cè)試信號(hào)可以應(yīng)用于測(cè)量命令響應(yīng)、扭矩、傳感器噪聲或其他干擾響應(yīng)。其他選項(xiàng)可以包括提供顯示器以顯示頻率響應(yīng)、波特圖、增益-相位圖、不穩(wěn)定區(qū)域等?？梢允褂每焖俑道锶~變換(FFT)或離散傅里葉變換(DFT)等來(lái)獲取頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。作為系統(tǒng)，一個(gè)實(shí)施例包括用于馬達(dá)控制系統(tǒng)的控制器的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)，其具有
(a)信號(hào)生成器，其用于到控制系統(tǒng)的跨預(yù)定義范圍的頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)；(b)數(shù)據(jù)記錄器，其用于接收并記錄控制系統(tǒng)響應(yīng)于激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)；(C)增益控制器， 其用于調(diào)整控制器的增益；以及(d)與信號(hào)生成器、增益控制器和數(shù)據(jù)記錄器對(duì)接的計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備被編程為實(shí)現(xiàn)如在此描述的本發(fā)明的方法，諸如但并不限于被編程為
(i)指示增益控制器將調(diào)諧參數(shù)設(shè)置為控制系統(tǒng)的電流調(diào)諧配置；(ii)指示信號(hào)生成器將跨預(yù)定義范圍的頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于控制系統(tǒng)；(iii)從數(shù)據(jù)記錄器接收頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以確定相位和增益裕量；(iv)在開(kāi)環(huán)增益-相位圖上創(chuàng)建由以邊界連接相位和增益裕量的有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域；以及(V)指示增益控制器基于關(guān)于不穩(wěn)定區(qū)域的穩(wěn)定性確定為電流調(diào)諧配置調(diào)整調(diào)諧參數(shù)。作為有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括體現(xiàn)在該介質(zhì)上的用于根據(jù)在此描述的方法對(duì)過(guò)程控制環(huán)路進(jìn)行調(diào)諧的計(jì)算機(jī)指令。例如，這樣的指令適于在處理器上執(zhí)行來(lái)(a)可選地指示增益控制器將初始調(diào)諧參數(shù)設(shè)置為控制系統(tǒng)的電流調(diào)諧配置；
(b)指示信號(hào)生成器將跨預(yù)定義范圍的頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于控制系統(tǒng)；(C)接收控制系統(tǒng)響應(yīng)于激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以確定相位和增益裕量；(d)在開(kāi)環(huán)增益-相位圖上創(chuàng)建由以邊界連接相位和增益裕量的有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域；以及(e)指示增益控制器基于關(guān)于不穩(wěn)定區(qū)域的穩(wěn)定性確定為電流調(diào)諧配置調(diào)整調(diào)諧參數(shù)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括體現(xiàn)在該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的多個(gè)軟件組件，諸如邏輯處理模塊、配置文件處理模塊、數(shù)據(jù)組織模塊以及數(shù)據(jù)顯示組織模塊。在下面的詳細(xì)描述期間并且參考附圖，本發(fā)明的其他的和進(jìn)一步方面將變得顯而易見(jiàn)。在此參考或引用、或從其要求優(yōu)先權(quán)的所有專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)、臨時(shí)申請(qǐng)和公開(kāi)通過(guò)引用其整體合并于此，以達(dá)到它們不與本說(shuō)明書(shū)的明確教導(dǎo)不一致的程度，包括在美國(guó)專(zhuān)利 No. 5，656，906,5, 834，918,6, 081，751,6, 198，246,6, 281，650,6, 510，353,6, 658，370、 6，622，099,6, 847，598,6, 917，049,6, 961，628,6, 980，869,7, 292，001,7, 190，144、 7，035，694以及已公布的美國(guó)申請(qǐng)No. 2002/0019715和2002/0022903中所描述的控制系統(tǒng)和調(diào)諧過(guò)程。


為了獲得本發(fā)明的上面列舉的方式以及其他優(yōu)勢(shì)和目的，將通過(guò)參考在附圖中圖示的本發(fā)明的特定實(shí)施例呈現(xiàn)在上面簡(jiǎn)略描述的本發(fā)明的更具體的描述。應(yīng)當(dāng)理解的是， 這些附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，通過(guò)使用附圖將以額外的特性和細(xì)節(jié)描述并說(shuō)明本發(fā)明，在附圖中圖I圖示馬達(dá)控制系統(tǒng)的概覽，在該馬達(dá)控制系統(tǒng)中內(nèi)置式自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn)為本發(fā)明的實(shí)施例。圖2是如圖I中所示的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的框圖。圖3是自動(dòng)調(diào)諧算法和控制系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖4a_b是自動(dòng)調(diào)諧算法的不例的流程圖。圖5a_5b是示例同等穩(wěn)定區(qū)域(開(kāi)環(huán)增益_開(kāi)環(huán)相位圖)。圖6是包括閉環(huán)命令響應(yīng)的不例目標(biāo)增益_頻率圖和實(shí)際增益_頻率圖的頻域圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，在某些情況下，因計(jì)算效率或易于維護(hù)，所圖示的流程圖的框的排序可以由本領(lǐng)域技術(shù)員人重新布置或移動(dòng)到所圖示的環(huán)路里面或外面。可以移除或替代可選步驟。
具體實(shí)施例方式圖I圖示馬達(dá)控制系統(tǒng)的概覽，在該馬達(dá)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)。馬達(dá)控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)100、馬達(dá)200、驅(qū)動(dòng)負(fù)載300以及位置和/或速度測(cè)量設(shè)備400。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多反饋結(jié)構(gòu)的變形，包括馬達(dá)上的單個(gè)位置傳感器、負(fù)載上的單個(gè)位置傳感器、馬達(dá)上的位置傳感器和負(fù)載上的另一個(gè)位置傳感器的組合，所有這些都被包括于此。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在馬達(dá)、負(fù)載或兩者上直接測(cè)量速度，而不是從位置傳感器進(jìn)行計(jì)算。在此也包括該配置。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用“無(wú)傳感器的”技術(shù)來(lái)計(jì)算位置和速度，該技術(shù)使用馬達(dá)的特性來(lái)感測(cè)位置和速度。在此也包括該配置。圖2示出控制結(jié)構(gòu)的視圖。命令生成器120生成位置、速度和加速度命令信號(hào)，并且將它們通信到位置控制規(guī)則130、速度控制規(guī)則140和電流控制器150。反饋系統(tǒng)包括生成激勵(lì)命令的控制規(guī)則、創(chuàng)建激勵(lì)的電力轉(zhuǎn)換器、作為控制的對(duì)象的設(shè)施(馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載)，以及測(cè)量一個(gè)或多個(gè)控制變量的傳感器。命令生成器120通過(guò)命令和響應(yīng)路徑連接到馬達(dá)控制系統(tǒng)的位置控制器。當(dāng)從命令生成器120接收命令時(shí)，位置控制器生成速度命令用于速度控制器，速度控制器繼而生成電流命令用于電流控制器。位置反饋將來(lái)自馬達(dá)200的位置和速度信息反饋給電流控制器、速度控制器和位置控制器，其中從基準(zhǔn)輸入減去反饋輸出以形成誤差信號(hào)。控制器命令也用于通過(guò)用于速度121以及電流/加速度 122的如饋路徑提聞環(huán)路性能。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多能夠在精密應(yīng)用中使用的電流控制策略和許多馬達(dá)類(lèi)型。在此包括這些配置。還應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多控制規(guī)則的配置，諸如位置/速度環(huán)路、沒(méi)有速度環(huán)路的位置環(huán)路、沒(méi)有位置環(huán)路的速度環(huán)路、力/速度環(huán)路、僅僅力環(huán)路以及其他。在此也包括這些。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多位置、速度和扭矩環(huán)路的表述和變形，包括s域、z域和狀態(tài)空間。這些均被包括在此。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多命令生成的配置， 包括在諸如階躍/方向命令或編碼器信號(hào)的脈沖串之后，在驅(qū)動(dòng)上生成命令、在獨(dú)立計(jì)算設(shè)備上生成命令并且以定期的實(shí)時(shí)間隔通信給驅(qū)動(dòng)、在多軸控制器上生成命令并且將該命令集通信給一組驅(qū)動(dòng)。還可以對(duì)這些進(jìn)行組合，諸如在驅(qū)動(dòng)上的命令生成之后加上在編碼器信號(hào)之后。這些均被包括在此。應(yīng)當(dāng)理解的是，存在許多前饋的組合和類(lèi)型，包括速度前饋、加速度前饋、靜摩擦前饋、靜摩擦力前饋等。這些前饋路徑均被包括在此。圖2中的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括自動(dòng)調(diào)諧控制器20，其被配置成執(zhí)行對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)諧，并且例如在個(gè)人計(jì)算機(jī)10或其他處理設(shè)備上執(zhí)行。自動(dòng)調(diào)諧控制器通過(guò)自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程控制器110連接到驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程控制器提供對(duì)命令生成器、位置控制規(guī)則、速度控制規(guī)則、電流控制器和諸如位置命令、位置反饋、位置誤差、速度命令、速度反饋、速度誤差、電流命令、電流反饋、電流誤差等的內(nèi)部信號(hào)的訪(fǎng)問(wèn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，驅(qū)動(dòng)通常是強(qiáng)大的計(jì)算設(shè)備，以及自動(dòng)調(diào)諧算法的部分或全部可以在驅(qū)動(dòng)上執(zhí)行。并且，自動(dòng)調(diào)諧算法可以在許多計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行，諸如多軸運(yùn)動(dòng)控制器、可編程邏輯控制器等，所有這些均被包括在此。圖3示出圖2的控制算法的細(xì)節(jié)圖。自動(dòng)調(diào)諧算法在個(gè)人計(jì)算機(jī)/計(jì)算設(shè)備10 上執(zhí)行，并且經(jīng)由通信接口 120與驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信。通過(guò)該接口，自動(dòng)調(diào)諧算法可以控制激勵(lì)生成器130、通過(guò)增益控制器140修改增益，以及通過(guò)數(shù)據(jù)記錄器150記錄及檢索數(shù)據(jù)。激勵(lì)生成器130可以禁用或啟用命令生成器120。在數(shù)據(jù)收集期間，命令生成器可以被禁用，并且激勵(lì)生成器可以創(chuàng)建收集數(shù)據(jù)所需的命令集。激勵(lì)生成器創(chuàng)建位置命令 133、速度命令132和加速度命令信號(hào)131。在數(shù)據(jù)收集時(shí)段之外，命令生成器被啟用來(lái)創(chuàng)建獨(dú)立于自動(dòng)調(diào)諧算法的命令信號(hào)。命令生成器適于生成帶有豐富頻率含量的信號(hào)，這就是說(shuō)包含來(lái)自操作頻譜的大部分或全部的顯著頻率分量的信號(hào)。命令信號(hào)可以是許多類(lèi)型的，包括隨機(jī)噪聲生成器，其是生成隨機(jī)值的連續(xù)流的設(shè)備；偽隨機(jī)二進(jìn)制生成器，其是通過(guò)生成兩個(gè)變化持續(xù)時(shí)間的值(典型地最大和最小允許的電流)來(lái)生成豐富信號(hào)的設(shè)備；正弦掃頻生成器，其是生成連續(xù)掃頻的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；離散正弦波生成器，其是生成一系列典型地幾何增加或減少的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；以及線(xiàn)性調(diào)頻生成器，其是生成重復(fù)系列的諸如 KXsin(wt*kt+Const)的快速增加頻率的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解的是,存在許多生成豐富激勵(lì)信號(hào)的方式，所有這些均被包括在此。命令信號(hào)可以應(yīng)用于電流、速度或位置信號(hào)。存在許多將命令注入環(huán)路的方式。當(dāng)測(cè)量命令響應(yīng)時(shí)，重要的是，維持加速度和速度之間以及在速度和位置之間的整體關(guān)系。還可以將信號(hào)直接注入電流命令，其中信號(hào)變成扭矩干擾的良好表示。在這種情況下，可以測(cè)量控制環(huán)路的近似抗干擾性。在此包括應(yīng)用于命令和干擾兩者的激勵(lì)信號(hào)。位置控制規(guī)則接收位置命令和位置反饋并且通過(guò)Kp將其按比例調(diào)整以創(chuàng)建速度命令。位置環(huán)路有時(shí)包括其他項(xiàng)，諸如積分項(xiàng)或微分項(xiàng)。位置反饋、命令和誤差信號(hào)可以由一個(gè)或多個(gè)濾波器進(jìn)行處理，該一個(gè)或多個(gè)濾波器未在圖3中示出，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟悉的。這些濾波器可以在位置控制規(guī)則之間的前向路徑中。這些濾波器還可以在位置反饋信號(hào)和位置控制規(guī)則之間的反饋路徑中。應(yīng)當(dāng)理解的是，位置控制器可以包括提高位置信號(hào)的質(zhì)量的觀(guān)察器、技術(shù)。在此包括帶有觀(guān)察器的位置控制器。速度控制規(guī)則接收速度命令和速度反饋以及速度前饋命令，并且創(chuàng)建誤差信號(hào)。 該誤差信號(hào)可以由前向路徑143和控制規(guī)則144中的一個(gè)或多個(gè)濾波器來(lái)進(jìn)行處理。使用微分器147來(lái)創(chuàng)建速度反饋信號(hào)，速度反饋信號(hào)能夠由一個(gè)或多個(gè)反饋濾波器146進(jìn)行處理。存在許多能夠應(yīng)用于速度信號(hào)的濾波器類(lèi)型，包括低通、陷波、共振器等。這些濾波器可以極大提高調(diào)諧的響應(yīng)/穩(wěn)定性。通常，調(diào)諧的最復(fù)雜部分是濾波器和速度控制規(guī)則增益的選擇和設(shè)置。對(duì)這些變量的自動(dòng)設(shè)置是本文的焦點(diǎn)，盡管在此的方法和系統(tǒng)可以用于在控制系統(tǒng)的任何部分中的調(diào)諧濾波器、控制規(guī)則增益以及前饋增益。應(yīng)當(dāng)理解的是，速度控制器可以包括提高速度信號(hào)的質(zhì)量的觀(guān)察器、技術(shù)。在此包括帶有觀(guān)察器的速度控制器。速度控制規(guī)則的輸出是電流命令，其可以用電流前饋信號(hào)來(lái)增強(qiáng)以創(chuàng)建應(yīng)用于使用整流和功率級(jí)的馬達(dá)的電流。圖4示出自動(dòng)調(diào)諧算法的示例性實(shí)施例的詳細(xì)視圖。通過(guò)將低頻正弦曲線(xiàn)應(yīng)用于控制系統(tǒng)來(lái)確定馬達(dá)和負(fù)載的馬達(dá)加速度常量，可以對(duì)提議的調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行初始調(diào)諧用于以低響應(yīng)穩(wěn)定操作，以允許系統(tǒng)被激勵(lì)，使得可以采集頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)諧。 通過(guò)基于馬達(dá)加速度常量來(lái)模擬系統(tǒng)，可以計(jì)算初始調(diào)諧參數(shù)集。調(diào)諧參數(shù)可以包括控制器的比例、積分和微分增益中的一個(gè)或多個(gè)或者濾波器中的一個(gè)或多個(gè)。調(diào)諧參數(shù)還可以包括用于位置控制器的比例控制器以及用于速度的另一個(gè)比例、積分控制器。在該階段應(yīng)用調(diào)諧將減少下述的隨后測(cè)試中的運(yùn)動(dòng)量。當(dāng)如果用戶(hù)希望略過(guò)該步驟(例如，為了節(jié)省時(shí)間)而不需要在隨后測(cè)試中減少運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以略過(guò)該初始調(diào)諧，而不會(huì)損失最終調(diào)諧精度。例如，首先，將低頻正弦曲線(xiàn)30應(yīng)用于控制系統(tǒng)以確定馬達(dá)和負(fù)載的馬達(dá)加速度常量， 其對(duì)于圖4中的馬達(dá)近似為乘以電流35的常數(shù)。然后為典型具有低增益的穩(wěn)定操作配置初始速度環(huán)路以確保穩(wěn)定性，但是僅產(chǎn)生低響應(yīng)40。初始調(diào)諧允許系統(tǒng)被激勵(lì)，因此可以采集數(shù)據(jù)來(lái)完成自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程。然后自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程應(yīng)用激勵(lì)45并且指引驅(qū)動(dòng)來(lái)記錄若干信號(hào)、檢索那些信號(hào)，然后對(duì)那些信號(hào)進(jìn)行處理以使用快速傅里葉變換(FFT)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。存在許多將時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成頻域數(shù)據(jù)的方式，包括FFT和離散傅里葉變換(DFT)，這些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟悉的。被測(cè)量或模擬的一個(gè)信號(hào)是開(kāi)環(huán)響應(yīng)。開(kāi)環(huán)響應(yīng)具有兩個(gè)特性開(kāi)環(huán)增益，其是在每一個(gè)感興趣的頻率處響應(yīng)除以命令的量值；以及開(kāi)環(huán)相位，其表示在每一個(gè)感興趣的頻率處響應(yīng)與命令相比的延遲或提前。當(dāng)信號(hào)遍歷整個(gè)環(huán)路時(shí)，例如，如果激勵(lì)被唯一地生成為電流命令133，則為從求和結(jié)點(diǎn)133的輸出返回到結(jié)點(diǎn)133的輸入的路徑，開(kāi)環(huán)測(cè)量控制系統(tǒng)的總體處理。還可以從閉環(huán)響應(yīng)計(jì)算開(kāi)環(huán)響應(yīng)；閉環(huán)響應(yīng)是命令與響應(yīng)的比較，例如位置反饋134對(duì)位置命令133的響應(yīng)。這些計(jì)算手段是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。如果初始時(shí)不能直接測(cè)量開(kāi)環(huán)測(cè)量，則可以從設(shè)施測(cè)量和對(duì)控制器增益響應(yīng)的模擬對(duì)其進(jìn)行模擬。通過(guò)用頻率豐富的信號(hào)激勵(lì)系統(tǒng)來(lái)計(jì)算設(shè)施測(cè)量?？梢詫⒓?lì)插在圖3 中的許多地方，包括133、120。設(shè)施響應(yīng)是在134(就在“電流控制規(guī)則”框之前)的激勵(lì)除以在134(在“位置控制規(guī)則”區(qū)域中的求和結(jié)點(diǎn))的激勵(lì)的響應(yīng)。模擬開(kāi)環(huán)響應(yīng)可以是與框(前向?yàn)V波器)、(Kv(l+Ki/s))、(反饋濾波器)和(Kp)中的控制環(huán)路增益一起考慮從測(cè)量的設(shè)施響應(yīng)來(lái)計(jì)算的。從設(shè)施和控制器增益模擬開(kāi)環(huán)響應(yīng)將是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。開(kāi)環(huán)和閉環(huán)響應(yīng)可以用于測(cè)量電流響應(yīng)的成本。該成本是穩(wěn)定性裕量和響應(yīng)的組合，在穩(wěn)定性裕量中更高的裕量意味著更低的成本，在響應(yīng)中當(dāng)實(shí)際響應(yīng)最佳匹配于目標(biāo)響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)最小成本。為了穩(wěn)定性，兩個(gè)眾所周知的品質(zhì)因素是增益裕量和相位裕量。增益裕量(GM)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)在開(kāi)環(huán)相位是180度的頻率處的增益的負(fù)值。相位裕量被定義為 180度減去在開(kāi)環(huán)增益是OdB的頻率處的開(kāi)環(huán)相位。GM/PM對(duì)通常被定義為期望的裕量組； 例如，60度PM和IOdB GM。此外，替代開(kāi)環(huán)和閉環(huán)響應(yīng)或除開(kāi)環(huán)和閉環(huán)響應(yīng)外，還可以使用另外的響應(yīng)，諸如敏感度(敏感度+閉環(huán)=I)、扭矩干擾響應(yīng)(系統(tǒng)位置與扭矩干擾相比的響應(yīng))，或傳感器噪聲響應(yīng)(系統(tǒng)扭矩命令與編碼器噪聲相比的響應(yīng))，來(lái)創(chuàng)建電流響應(yīng)的成本。在此添加的測(cè)量對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是眾所周知的。在增益-相位圖上定義涵蓋穩(wěn)定性裕量不充分的區(qū)域。如果針對(duì)開(kāi)環(huán)相位繪制開(kāi)環(huán)增益，則可以使用(例如)橢圓來(lái)標(biāo)識(shí)圖5a和5b中所示的近似相等的穩(wěn)定性區(qū)帶(同等穩(wěn)定區(qū)域)。在該圖上，橢圓的中心是OdB和180度。圖5中所示的橢圓上的四個(gè)點(diǎn)在(X， y)坐標(biāo)上是(GM dB增益，180度相位)、(-GM dB增益，-180度相位)、(OdB增益，-180+PM 度相位)和(OdB增益，-180-PM度相位)。同等穩(wěn)定區(qū)域可以通過(guò)將橢圓按比例放大(更大的穩(wěn)定性裕量)和縮小(更小的穩(wěn)定性裕量)來(lái)定義。圖5a的軸是相位(X軸)和增益 (y軸)。當(dāng)相位是-180度增益是OdB時(shí)，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。眾所周知的是，應(yīng)當(dāng)避開(kāi)這種情況。如果使用橢圓來(lái)連接相位裕量和增益裕量點(diǎn)，則該橢圓的邊界是圖5a中所示的同等穩(wěn)定性。可以使用同等穩(wěn)定區(qū)域來(lái)定義參數(shù)集可以在無(wú)成本的情況下示范的目標(biāo)最小穩(wěn)定性需求。當(dāng)開(kāi)環(huán)增益-相位圖穿入目標(biāo)同等穩(wěn)定區(qū)帶時(shí)，可以強(qiáng)加穩(wěn)定性代價(jià)；在這樣的情況下，如圖5a和5b中所示，開(kāi)環(huán)圖“刺入”同等穩(wěn)定區(qū)域。在任何刺入是不可接受的情況下，可以使用“硬”成本函數(shù)。當(dāng)穩(wěn)定性成本可以被定義為在其所有刺入的最深點(diǎn)或加權(quán)平均處開(kāi)環(huán)相位/增益圖刺入期望的同等穩(wěn)定區(qū)域的深度的函數(shù)時(shí)，可以使用軟成本函數(shù)。軟成本函數(shù)創(chuàng)建應(yīng)用于穿入穩(wěn)定性裕量不充分的區(qū)域的有限成本代價(jià)。這不同于不允許系統(tǒng)穿入不穩(wěn)定區(qū)域的方法，不允許系統(tǒng)穿入不穩(wěn)定區(qū)域的方法實(shí)際上是用于穿越的無(wú)限成本代價(jià)。以這種方式，可以將區(qū)域邊界的微小違反與性能的提高進(jìn)行權(quán)衡，使得可以更可靠地定位可接受的性能和穩(wěn)定性的點(diǎn)。可以從分值減去對(duì)區(qū)域的接近，并且?guī)捒梢约拥椒种抵?。穩(wěn)定性和帶寬分值的組合可以確定總分值，其可以用于解決方案。此后，可以對(duì)控制系統(tǒng)增益和濾波器進(jìn)行調(diào)整，直到以最高可能帶寬滿(mǎn)足穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。(然而，如果帶寬高于優(yōu)選上限，則此后可以將其減少)。成本還可以說(shuō)明系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)匹配目標(biāo)響應(yīng)的程度；目標(biāo)和實(shí)際之間的差異越大，響應(yīng)成本越高。有時(shí)，應(yīng)用要求系統(tǒng)盡可能快地響應(yīng)；在這樣的情況下，成本可以是系統(tǒng)響應(yīng)距完美響應(yīng)(命令=反饋)的距離的測(cè)量。在其他情況下，應(yīng)用要求有限響應(yīng)，因此控制器必須本質(zhì)上對(duì)命令進(jìn)行濾波,例如來(lái)減少振動(dòng)或震動(dòng)。在這種情況下，理想響應(yīng)可以是低通濾波器，并且成本是系統(tǒng)響應(yīng)距期望響應(yīng)的距離，無(wú)論其是響應(yīng)過(guò)激還是響應(yīng)不足。通過(guò)繪制目標(biāo)-實(shí)際閉環(huán)增益-頻率，在圖6中示出了這種情況。響應(yīng)成本可以從干擾響應(yīng)或命令響應(yīng)或兩者的組合來(lái)計(jì)算；在一個(gè)實(shí)施例中，其是對(duì)命令的響應(yīng)。成本可以說(shuō)明系統(tǒng)響應(yīng)于應(yīng)用到系統(tǒng)的外部扭矩對(duì)移動(dòng)的抵抗(干擾響應(yīng))。通常期望的是，系統(tǒng)抵抗由于外部扭矩干擾(例如，直線(xiàn)飛行的飛機(jī)遭受變化的側(cè)風(fēng))造成的偏離。改善干擾響應(yīng)的一些方法反過(guò)來(lái)影響系統(tǒng)的其他期望特征，諸如其閉環(huán)響應(yīng)或穩(wěn)定性。對(duì)干擾響應(yīng)單獨(dú)評(píng)分允許整體考慮系統(tǒng)中的干擾響應(yīng)。成本可以說(shuō)明響應(yīng)于反饋傳感器上的噪聲而應(yīng)用到馬達(dá)的扭矩量(傳感器噪聲響應(yīng))。通常期望的是，系統(tǒng)響應(yīng)于反饋傳感器上的任何噪聲而命令少許扭矩，導(dǎo)致更少的能量消耗以及聲音和振動(dòng)噪聲。改善傳感器噪聲響應(yīng)的一些方法反過(guò)來(lái)影響系統(tǒng)的其他期望特征，諸如其閉環(huán)響應(yīng)或穩(wěn)定性。對(duì)傳感器噪聲響應(yīng)單獨(dú)評(píng)分允許整體考慮系統(tǒng)中的傳感器噪聲響應(yīng)?？梢砸圆煌绞絹?lái)計(jì)算諸如在上面參考的成本，包括在測(cè)量的頻率范圍中的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)處計(jì)算高于或低于閾值(閾值可以是單個(gè)值或在不同頻率變化的目標(biāo)曲線(xiàn))的距離，并且對(duì)所有距離進(jìn)行求和來(lái)確定成本。此外，可以通過(guò)為測(cè)量的頻率范圍中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算對(duì)距離的冪的求和(sum[distance~power])來(lái)修改成本的表現(xiàn)。增加所使用的冪將越發(fā)強(qiáng)調(diào)與目標(biāo)響應(yīng)的任何偏離。此外，對(duì)于高于和低于閉環(huán)頻率響應(yīng)目標(biāo)，可以對(duì)成本進(jìn)行不同地加權(quán)。例如，我們可能希望(通過(guò)將更高的乘數(shù)應(yīng)用于低于閉環(huán)頻率響應(yīng)目標(biāo)的成本分量以及將更低的乘數(shù)應(yīng)用于低于頻率響應(yīng)目標(biāo)的成本分量)更多地強(qiáng)調(diào)低于頻率響應(yīng)的閉環(huán)響應(yīng)，以及(將更低的乘數(shù)應(yīng)用于低于頻率響應(yīng)目標(biāo)的成本分量，以及將更高的乘數(shù)應(yīng)用于高于頻率響應(yīng)目標(biāo)的成本分量)強(qiáng)調(diào)高于頻率響應(yīng)目標(biāo)的傳感器噪聲成本?？偝杀臼?例如)以下的一個(gè)或多個(gè)的成本的加權(quán)和穩(wěn)定性、閉環(huán)響應(yīng)、干擾響應(yīng)和傳感器噪聲響應(yīng)。在為第一調(diào)諧參數(shù)集計(jì)算成本之后，可以計(jì)算更多集合，并且可以重復(fù)該過(guò)程。算法60搜索許多調(diào)諧參數(shù)集以識(shí)別具有最小成本的調(diào)諧集。存在許多搜索策略，包括1)對(duì)參數(shù)集窮盡搜索，以及搜索成本值的策略，2)通過(guò)對(duì)遺傳標(biāo)記進(jìn)行調(diào)整以找到最佳成本來(lái)確定最佳成本的遺傳算法，3)考慮成本的改變趨勢(shì)來(lái)收斂于最佳成本的牛頓搜索算法，4) 每次局部?jī)?yōu)化一個(gè)參數(shù)直到確定所有參數(shù)，5)上面搜索方法的變形，其中由于關(guān)于控制系統(tǒng)確保在略過(guò)的區(qū)中不出現(xiàn)較低成本解決方案的行為的知識(shí)，略過(guò)該搜索區(qū)。
如果最小成本仍然是不可接受之高，算法可以重新配置環(huán)路，例如添加或修改濾波器的配置、改變位置控制規(guī)則的配置以及改變速度控制規(guī)則的配置。重復(fù)先前的步驟并行可以繼續(xù)搜索以尋找具有該組合的最小成本。如果成本高于提前確定的最小成本，則可以宣告調(diào)諧無(wú)效。這將確保當(dāng)無(wú)法找到可接受的調(diào)諧參數(shù)集時(shí)，如果調(diào)諧參數(shù)是不穩(wěn)定的或不適當(dāng)?shù)?，則不會(huì)將調(diào)諧參數(shù)加載到控制器或向用戶(hù)報(bào)告?？梢灾苯酉蛴脩?hù)示出頻率響應(yīng)。并且，可以從閉環(huán)頻率響應(yīng)計(jì)算階躍響應(yīng)。這可以通過(guò)對(duì)頻率響應(yīng)與Ι/s函數(shù)(階躍函數(shù)的頻域表示)進(jìn)行卷積70來(lái)完成。這可以在將解決方案部署到系統(tǒng)之前向用戶(hù)提供系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)域和頻域預(yù)測(cè)這兩者。在用戶(hù)審查了估計(jì)之后，可以在允許將參數(shù)集下載到驅(qū)動(dòng)之前咨詢(xún)75用戶(hù)。這減少了當(dāng)為用戶(hù)顯示系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)域或頻域預(yù)測(cè)時(shí)能夠預(yù)測(cè)的在機(jī)器上存在問(wèn)題的可能性。在獲得用戶(hù)許可之后，可以經(jīng)由到增益控制器140的通信接口 120將增益集部署到驅(qū)動(dòng)80。在此描述的創(chuàng)新的方法和系統(tǒng)為馬達(dá)控制系統(tǒng)的質(zhì)量控制提供了許多優(yōu)勢(shì)。調(diào)諧系統(tǒng)的操作者需要很少的專(zhuān)門(mén)控制器調(diào)諧培訓(xùn)，并且控制器調(diào)諧是完全可再現(xiàn)的(例如， 兩個(gè)不同的操作者能夠得到相同的結(jié)果)。此外，可以為如共振、摩擦和慣性等的特定機(jī)械行為對(duì)控制器調(diào)諧進(jìn)行優(yōu)化。另外的優(yōu)勢(shì)包括以下如果沒(méi)有定義目標(biāo)響應(yīng)，則控制器搜索最高帶寬可用的目標(biāo)響應(yīng)、控制器更新依賴(lài)于關(guān)于控制系統(tǒng)獲取的綜合信息、在過(guò)程期間獲取的信息提供關(guān)于系統(tǒng)的性能限制的洞察力，以及由于頻率數(shù)據(jù)的集中性，用于自動(dòng)調(diào)諧的時(shí)間縮短；這還導(dǎo)致僅需要很小量的軸旋轉(zhuǎn)用于自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程。本發(fā)明的許多特征和優(yōu)勢(shì)從詳細(xì)描述是顯而易見(jiàn)的，因此，意圖是所附權(quán)利要求覆蓋本發(fā)明的所有這樣的特征和優(yōu)勢(shì)，其落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)。此外，由于大量修改和變形對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是容易想到的，不期望的是，將本發(fā)明限制于在此說(shuō)明和描述的確切構(gòu)造和操作，因此，可以采取的所有適當(dāng)修改和等價(jià)物旨在落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，在上面被描述為由自動(dòng)調(diào)諧控制器提供的許多功能替換地可以合并到由芯片或CPU提供的功能。此外，位置/速度/電流控制器的許多功能也可以合并到帶有自動(dòng)調(diào)諧控制器的芯片或CPU。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性系統(tǒng)包括計(jì)算設(shè)備或計(jì)算設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。在基本配置中，計(jì)算設(shè)備可以包括任何類(lèi)型的固定計(jì)算設(shè)備或移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。計(jì)算設(shè)備典型地包括至少一個(gè)處理單元和系統(tǒng)存儲(chǔ)器。取決于計(jì)算設(shè)備的確切配置和類(lèi)型，系統(tǒng)存儲(chǔ)器可以是易失性的 (諸如RAM)、非易失性的(諸如ROM、閃存等)或這兩個(gè)的某種組合。系統(tǒng)存儲(chǔ)器典型地包括操作系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用，并且可以包括程序數(shù)據(jù)。計(jì)算設(shè)備還可以具有另外的特征或功能。例如，計(jì)算設(shè)備還可以包括另外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備(可移動(dòng)和/或不可移動(dòng))，諸如磁盤(pán)、光盤(pán)或帶。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)信息，諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。 計(jì)算設(shè)備還可以具有一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備，諸如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、筆、語(yǔ)音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備等。還可以包括一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備，諸如顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等。計(jì)算設(shè)備還包含允許設(shè)備諸如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與其他計(jì)算設(shè)備通信的一個(gè)或多個(gè)通信連接。作為示例而非限制，一個(gè)或多個(gè)通信連接可以包括有線(xiàn)介質(zhì)，諸如有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或直接有線(xiàn)連接；以及無(wú)線(xiàn)介質(zhì)，諸如聲音、RF、紅外線(xiàn)和其他無(wú)線(xiàn)介質(zhì)。 為了開(kāi)發(fā)便利，可以以諸如C或C++的高級(jí)編程語(yǔ)言編寫(xiě)用于執(zhí)行上述本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼。另外，還可以以其他編程語(yǔ)言編寫(xiě)用于執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼，其他編程語(yǔ)言諸如但不限于解釋性語(yǔ)言?？梢砸詤R編語(yǔ)言或甚至微代碼編寫(xiě)一些模塊或例程以提高性能和/或存儲(chǔ)器使用。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，還可以使用分離的硬件組件、一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)或編程的數(shù)字信號(hào)處理器或微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)程序模塊中的任何或全部的功能?？梢詫⑵渲忻枋隽吮景l(fā)明的程序的代碼作為固件包括在RAM、R0M和閃存中。另外，可以將代碼存儲(chǔ)在有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，諸如磁帶、軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、光磁盤(pán)、數(shù)字多用途盤(pán)(DVD)。本發(fā)明可以被配置成在包括存儲(chǔ)器、 諸如中央處理單元(CPU)、RAM和ROM以及諸如硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)或信息處理裝置中使用。用于執(zhí)行在此主張的功能的“一步步的過(guò)程”是特定算法，并且可以在作為普通文體的說(shuō)明書(shū)的文本中和/或在流程圖中被示出為數(shù)學(xué)公式。軟件程序的指令創(chuàng)建用于執(zhí)行該特定算法的專(zhuān)用機(jī)器。因此，在其中所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)是被編程來(lái)執(zhí)行算法的計(jì)算機(jī)或微處理器的本文的任何裝置加功能權(quán)利要求中，所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)不是通用計(jì)算機(jī)，而是被編程來(lái)執(zhí)行所公開(kāi)的算法的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)或微處理器可以被編程來(lái)執(zhí)行本發(fā)明的算法/步驟以創(chuàng)建新機(jī)器。一旦通用計(jì)算機(jī)被編程為根據(jù)來(lái)自本發(fā)明的程序軟件的指令執(zhí)行特定功能，那么通用計(jì)算機(jī)就變成專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。執(zhí)行算法/步驟的軟件程序的指令通過(guò)在設(shè)備內(nèi)創(chuàng)建電路徑來(lái)在電學(xué)上改變通用計(jì)算機(jī)。這些電路徑創(chuàng)建用于執(zhí)行該特定算法/步驟的專(zhuān)用機(jī)器。除非另外明確說(shuō)明為從論述顯而易見(jiàn)的，否則應(yīng)當(dāng)理解的是，遍及描述，利用諸如 “處理”或“計(jì)算”或“運(yùn)算”或“確定”或“顯示”等術(shù)語(yǔ)的論述是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類(lèi)似電子計(jì)算設(shè)備的以下動(dòng)作和過(guò)程操縱被表示為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理(電子)量的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)變成被類(lèi)似地表示為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其他這樣的信息存儲(chǔ)、傳送或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其他數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此描述的示例和實(shí)施例僅為說(shuō)明目的，并且根據(jù)示例和實(shí)施例的各種修改和改變對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是有提示的，并且被包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種確定用于調(diào)諧控制器的調(diào)諧參數(shù)集的方法，所述控制器在用于具有馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的設(shè)施的控制系統(tǒng)的過(guò)程控制環(huán)路中使用，所述方法包括(a)在增益-相位圖上提供涵蓋不期望的穩(wěn)定性裕量的預(yù)定義區(qū)域；(b)提供與所述預(yù)定義區(qū)域相關(guān)聯(lián)的成本函數(shù)，其中所述成本函數(shù)表示基于關(guān)于所述預(yù)定義區(qū)域的相對(duì)位置的穩(wěn)定性成本；(C)通過(guò)接收所述控制系統(tǒng)響應(yīng)于應(yīng)用到所述控制系統(tǒng)的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲取設(shè)施測(cè)量，所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量；(d)關(guān)于對(duì)多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述設(shè)施測(cè)量模擬響應(yīng)以獲取模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；(e)將所述成本函數(shù)應(yīng)用于所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲取所述調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的經(jīng)計(jì)算的成本；(f)從所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中選擇期望的調(diào)諧參數(shù)集，其中所述期望的調(diào)諧參數(shù)集包括所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中所選擇的具有期望的經(jīng)計(jì)算的成本的一個(gè)；以及(g)輸出所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)以在所述控制系統(tǒng)的所述控制環(huán)路中使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括基于模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)與目標(biāo)響應(yīng)、干擾響應(yīng)和傳感器噪聲響應(yīng)中的比較中的一個(gè)或多個(gè)，將用于所述調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)的另外的成本函數(shù)與所述經(jīng)計(jì)算的成本相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述目標(biāo)響應(yīng)基本上是理想響應(yīng)，對(duì)于所有感興趣的頻率在0dB、0度相位處平坦的閉環(huán)波特圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括將預(yù)先確定的權(quán)重應(yīng)用于每一個(gè)成本函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述期望的調(diào)諧參數(shù)集包括所述多個(gè)參數(shù)集中所選擇的具有最小經(jīng)計(jì)算的成本的一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中基于關(guān)于所述預(yù)定義區(qū)域的所述相對(duì)位置的所述穩(wěn)定性成本包括所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)所述預(yù)定義區(qū)域的任何滲透的穩(wěn)定性硬成本。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中基于關(guān)于所述預(yù)定義區(qū)域的所述相對(duì)位置的所述穩(wěn)定性成本包括穩(wěn)定性軟成本，所述穩(wěn)定性軟成本被定義為所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)所述預(yù)先確定的區(qū)域的滲透深度的函數(shù)，以及與其接近的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述穩(wěn)定性軟成本被定義為在滲透的最深點(diǎn)處或滲透的加權(quán)平均的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述預(yù)定義區(qū)域關(guān)于相位和增益裕量來(lái)定義。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述預(yù)定義區(qū)域的中心在所述增益-相位圖上基本上在OdB增益和-180度相位處，在所述增益-相位圖中相位在X軸上以度為單位，并且增益在所述圖的I軸上以dB為單位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)定義區(qū)域的邊界上的四個(gè)點(diǎn)在(x，y)坐標(biāo)上基本上是(增益裕量GM db增益，180度相位)、(_增益裕量GM dB增益，-180度相位)、(OdB增益，-180+相位裕量PM度相位)以及(OdB增益，-180+相位裕量PM度相位)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述預(yù)定義區(qū)域的所述邊界基本上表示連接所述四個(gè)點(diǎn)的橢圓。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括將所述區(qū)域的邊界按比例放大或縮小。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中通過(guò)將低頻正弦曲線(xiàn)應(yīng)用于所述控制系統(tǒng)來(lái)確定所述馬達(dá)和所述相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的馬達(dá)加速度常量，對(duì)初始調(diào)諧參數(shù)進(jìn)行調(diào)諧用于以低響應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定的操作，以允許所述控制系統(tǒng)被激勵(lì)，使得可以采集頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)經(jīng)由以下的一個(gè)或多個(gè)來(lái)生成隨機(jī)噪聲生成器，生成隨機(jī)值的連續(xù)流的設(shè)備；偽隨機(jī)二進(jìn)制生成器，通過(guò)生成兩個(gè)變化持續(xù)時(shí)間的值來(lái)生成豐富信號(hào)的設(shè)備；正弦掃頻生成器，生成連續(xù)掃頻的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；離散正弦波生成器，生成一系列典型地幾何增加或減少的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備；以及線(xiàn)性調(diào)頻生成器，生成重復(fù)系列的諸如KXsin(wt*kt+Const)快速增加頻率的正弦曲線(xiàn)的設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)與常規(guī)命令信號(hào)一起應(yīng)用。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于測(cè)量命令響應(yīng)或干擾響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步提供顯示器以顯示所述控制系統(tǒng)的所述頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)的波特圖。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述調(diào)諧參數(shù)集中的調(diào)諧參數(shù)包括所述控制器的比例、積分和微分增益中的一個(gè)或多個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述調(diào)諧參數(shù)集中的調(diào)諧參數(shù)包括濾波器中的一個(gè)或多個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述調(diào)諧參數(shù)集中的調(diào)諧參數(shù)包括用于位置控制器的比例控制器以及用于速度的另一個(gè)比例、積分控制器的參數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用快速傅里葉變換(FFT)或離散傅里葉變換 (DFT)來(lái)獲取頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)為所述控制系統(tǒng)的電流調(diào)諧配置調(diào)整所述調(diào)諧參數(shù)。
24.一種用于控制器的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)，所述控制器在用于具有馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的設(shè)施的控制系統(tǒng)的過(guò)程控制環(huán)路中使用，所述系統(tǒng)包括(a)信號(hào)生成器，用于向所述控制系統(tǒng)提供跨預(yù)定義范圍的頻率的激勵(lì)測(cè)試信號(hào)；(b)數(shù)據(jù)記錄器，用于接收并記錄所述控制系統(tǒng)響應(yīng)于所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)；(C)增益控制器，用于調(diào)整所述控制器的增益；(d)與所述信號(hào)生成器、所述增益控制器和所述數(shù)據(jù)記錄器對(duì)接的計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備被編程為(i)訪(fǎng)問(wèn)表示在增益-相位圖上涵蓋不期望的穩(wěn)定性裕量的預(yù)定義區(qū)域的數(shù)據(jù)；( )訪(fǎng)問(wèn)與所述預(yù)定義區(qū)域相關(guān)聯(lián)的成本函數(shù)，其中所述成本函數(shù)表示基于關(guān)于所述預(yù)定義區(qū)域的相對(duì)位置的穩(wěn)定性成本；(iii)通過(guò)接收響應(yīng)于應(yīng)用所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，來(lái)獲取設(shè)施測(cè)量；(iv)關(guān)于對(duì)多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述設(shè)施測(cè)量模擬響應(yīng)以獲取模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；(v)將所述成本函數(shù)應(yīng)用于所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲取所述調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的經(jīng)計(jì)算的成本；(vi)從所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中選擇期望的調(diào)諧參數(shù)集，其中所述期望的調(diào)諧參數(shù)集包括所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中所選擇的具有期望的經(jīng)計(jì)算的成本的一個(gè)；以及(vii)輸出所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)以在所述控制系統(tǒng)的所述控制環(huán)路中使用。
25.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算設(shè)備被進(jìn)一步編程為指示所述增益控制器基于所述調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)為電流調(diào)諧配置調(diào)整所述調(diào)諧參數(shù)。
26.一種用于對(duì)過(guò)程控制環(huán)路進(jìn)行調(diào)諧的有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述過(guò)程控制環(huán)路具有用于對(duì)控制系統(tǒng)中的具有馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的設(shè)施執(zhí)行驅(qū)動(dòng)控制的控制器，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括待在處理器上執(zhí)行的指令，所述指令指示所述處理器(i)訪(fǎng)問(wèn)表示在增益-相位圖上包括不期望的穩(wěn)定性裕量的預(yù)定義區(qū)域的數(shù)據(jù)；( )訪(fǎng)問(wèn)與所述預(yù)定義區(qū)域相關(guān)聯(lián)的成本函數(shù)，其中所述成本函數(shù)表示基于關(guān)于所述預(yù)定義區(qū)域的相對(duì)位置的穩(wěn)定性成本；(iii)通過(guò)接收響應(yīng)于應(yīng)用激勵(lì)測(cè)試信號(hào)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲取設(shè)施測(cè)量，所述激勵(lì)測(cè)試信號(hào)包含跨越預(yù)定義范圍的頻率的分量；(iv)關(guān)于對(duì)多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述設(shè)施測(cè)量模擬響應(yīng)以獲取模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)；(v)將所述成本函數(shù)應(yīng)用于所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的所述模擬響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲取所述調(diào)諧參數(shù)集中的每一個(gè)的經(jīng)計(jì)算的成本；(vi)從所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中選擇期望的調(diào)諧參數(shù)集，其中所述期望的調(diào)諧參數(shù)集包括所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中所選擇的具有期望的經(jīng)計(jì)算的成本的一個(gè)；以及(vii)輸出所述多個(gè)調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)以在所述控制環(huán)路中使用。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，進(jìn)一步包括待在所述處理器上執(zhí)行的指令，所述指令基于所述調(diào)諧參數(shù)集中的所選擇的一個(gè)為電流調(diào)諧配置調(diào)整所述調(diào)諧參數(shù)。
全文摘要
一種確定在對(duì)控制器進(jìn)行調(diào)解所使用的調(diào)諧參數(shù)的方法和系統(tǒng)，該控制器用在用于馬達(dá)和相關(guān)聯(lián)的負(fù)載的過(guò)程控制環(huán)路中。該方法包括提供調(diào)諧參數(shù)、應(yīng)用激勵(lì)測(cè)試信號(hào)、接收頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)以確定相位和增益裕量、在增益-相位圖上創(chuàng)建由以邊界連接相位和增益裕量的有界區(qū)定義的不穩(wěn)定區(qū)域、分配并應(yīng)用成本函數(shù)以及計(jì)算穩(wěn)定性確定。
文檔編號(hào)G05B15/00GK102612673SQ201080043643
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者喬治·埃利斯, 埃里克·布魯斯特 申請(qǐng)人:科爾摩根公司