專利名稱：伺服系統(tǒng)控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)控制器及控制方法。
背景技術(shù)：
伺服系統(tǒng)在自動控制領(lǐng)域占有非常重要的地位，是一種被控量為位移、速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，能夠精確地跟隨某個控制過程。另外，一些伺服系統(tǒng)工作環(huán)境復雜，系統(tǒng)存在比較大的不確定性和滯后，以及在工作過程中慣性負載的變化，是典型的非線性系統(tǒng)。目前基于自動控制技術(shù)的伺服系統(tǒng)中采用的控制器多為傳統(tǒng)PID控制器、模糊自適應(yīng)控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器等。傳統(tǒng)PID控制器控制方法過于簡單，參數(shù)的控制性能也有一定的局限性，雖然傳統(tǒng)PID控制器由三個參數(shù)實現(xiàn)控制性能，但是它的微分階次是I階的，因此控制系統(tǒng)的類型比較固定，對于分數(shù)階系統(tǒng)采用傳統(tǒng)PID控制器控制的就會產(chǎn)生較大誤差，控制效果有時達不到控制精度要求。因此，對于非線性、滯后的伺服系統(tǒng)，采用常規(guī)控制器往往難以滿足系統(tǒng)對魯棒性和穩(wěn)定精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足伺服系統(tǒng)既能夠具有穩(wěn)定的精度又能夠提高系統(tǒng)魯棒性和靈活性，本發(fā)明提供了一種伺服系統(tǒng)控制器及控制方法。一種控制伺服系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于包括存儲有伺服系統(tǒng)的剪切頻率、相位裕度、目標動作值的伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部；根據(jù)伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部中的剪切頻率以及相位裕度分別計算出微分增益、比例增益和微分階次的參數(shù)計算部，根據(jù)微分增益、比例增益和微分階次來獲取在所述伺服系統(tǒng)啟動狀態(tài)時控制其初始動作的初始控制信號的初始信號獲取部，伺服系統(tǒng)根據(jù)該初始控制信號開始動作；感應(yīng)伺服系統(tǒng)的動作并根據(jù)該動作發(fā)出相對應(yīng)的動作反饋信號的反饋傳感部；根據(jù)動作反饋信號、目標動作值以及微分增益、比例增益和微分階次來獲取糾正伺服系統(tǒng)的動作糾偏信號的糾偏部，根據(jù)該糾偏信號調(diào)整動作來保證伺服系統(tǒng)的動作的精確。進一步，本發(fā)明提供的伺服系統(tǒng)控制器還可以具有這樣的特征糾偏信號獲取部具有將所述動作反饋信號轉(zhuǎn)換為實際動作值的反饋信號轉(zhuǎn)換部；根據(jù)所述實際動作值與所述目標動作值計算出所述伺服系統(tǒng)的動作偏差的偏差計算部；根據(jù)所述動作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取控制所述伺服系統(tǒng)動作糾偏的糾偏控制信號的糾偏信號獲取部；將所述該糾偏控制信號轉(zhuǎn)換為所述伺服系統(tǒng)能夠接收的相對應(yīng)的所述動作糾偏信號的糾偏信號轉(zhuǎn)換部。進一步，本發(fā)明提供的伺服系統(tǒng)控制器還可以具有這樣的特征微分增益、比例增益和微分階次分別通過選取伺服系統(tǒng)模型為Ρ(·ν) = /:s.; + /,.j+ ^ + 1e—&形式得出的以下
關(guān)系式計算得出的，
權(quán)利要求
1.一種控制伺服系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于，包括 伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部，存儲有所述伺服系統(tǒng)的剪切頻率，相位裕度，目標動作值； 參數(shù)計算部，根據(jù)所述伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部中的所述剪切頻率以及所述相位裕度分別計算出微分增益、比例增益和微分階次， 初始信號獲取部，根據(jù)所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取在所述伺服系統(tǒng)啟動狀態(tài)時控制其初始動作的初始控制信號，所述伺服系統(tǒng)根據(jù)該初始控制信號開始動作； 反饋傳感部，感應(yīng)所述伺服系統(tǒng)的動作并根據(jù)該動作發(fā)出相對應(yīng)的動作反饋信號；糾偏部，根據(jù)所述動作反饋信號、所述目標動作值以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取糾正所述伺服系統(tǒng)的動作糾偏信號，所述伺服系統(tǒng)根據(jù)該糾偏信號調(diào)整動作，保證所述伺服系統(tǒng)動作的精確。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于，其中，所述糾偏信號獲取部具有 反饋信號轉(zhuǎn)換部，將所述動作反饋信號轉(zhuǎn)換為實際動作值； 偏差計算部，根據(jù)所述實際動作值與所述目標動作值計算出所述伺服系統(tǒng)的動作偏差; 糾偏信號獲取部，根據(jù)所述動作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取控制所述伺服系統(tǒng)動作糾偏的糾偏控制信號； 糾偏信號轉(zhuǎn)換部，將所述該糾偏控制信號轉(zhuǎn)換為所述伺服系統(tǒng)能夠接收的相對應(yīng)的所述動作糾偏信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于 其中，所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次分別通過選取伺服系統(tǒng)模型為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于 其中，所述初始信號獲取部以及所述糾偏部都是通過將Kp，Kd，μ的值帶入函數(shù)C(s)=Kp(l+Kdsu)來獲取所述初始控制信號以及所述動作控制信號，在該函數(shù)中，s表示所述頻域，所述初始控制信號以及所述動作控制信號即由該頻域得出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服系統(tǒng)控制器，其特征在于 其中，所述μ為(0，2]范圍內(nèi)的任意實數(shù)。
6.—種控制伺服系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)控制方法,其特征在于 設(shè)有伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部來存儲有所述伺服系統(tǒng)的剪切頻率、相位裕度、目標動作值； 采用參數(shù)計算部來根據(jù)所述伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部中的所述剪切頻率以及所述相位裕度分別計算出微分增益、比例增益和微分階次， 采用初始信號獲取部來根據(jù)所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取在所述伺服系統(tǒng)啟動狀態(tài)時控制其初始動作的初始控制信號，所述伺服系統(tǒng)根據(jù)該初始控制信號開始動作； 采用反饋傳感部來感應(yīng)所述伺服系統(tǒng)的動作并根據(jù)該動作發(fā)出相對應(yīng)的動作反饋信號; 采用糾偏部來根據(jù)所述動作反饋信號、所述目標動作值以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取糾正所述伺服系統(tǒng)的動作糾偏信號，所述伺服系統(tǒng)根據(jù)該糾偏信號調(diào)整動作，保證所述伺服系統(tǒng)動作的精確。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服系統(tǒng)控制方法，其特征在于，其中，所述糾偏信號獲取部 采用反饋信號轉(zhuǎn)換部來將所述動作反饋信號轉(zhuǎn)換為實際動作值； 采用偏差計算部來根據(jù)所述實際動作值與所述目標動作值計算出所述伺服系統(tǒng)的動作偏差； 采用糾偏信號獲取部來根據(jù)所述動作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次來獲取控制所述伺服系統(tǒng)動作糾偏的糾偏控制信號； 采用糾偏信號轉(zhuǎn)換部來將所述該糾偏控制信號轉(zhuǎn)換為所述伺服系統(tǒng)能夠接收的相對應(yīng)的所述動作糾偏信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服系統(tǒng)控制控制方法，其特征在于 其中，所述微分增益、所述比例增益和所述微分階次分別通過選取伺服系統(tǒng)模型為
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服系統(tǒng)控制方法，其特征在于 其中，所述初始信號獲取部以及所述糾偏部都是通過將Kp，Kd，μ的值帶入函數(shù)C(s)=Kp(l+Kdsu)來獲取所述初始控制信號以及所述動作控制信號，在該函數(shù)中，s表示所述頻域，所述初始控制信號以及所述動作控制信號即由該頻域得出。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服系統(tǒng)控制方法，其特征在于 其中，所述μ為(0，2]范圍內(nèi)的任意實數(shù)。
全文摘要
一種伺服系統(tǒng)控制器及控制方法包括伺服系統(tǒng)參數(shù)存儲部，存儲有伺服系統(tǒng)的剪切頻率，目標動作值、相位裕度；參數(shù)計算部，根據(jù)剪切頻率和相位裕度分別計算出微分增益、比例增益和微分階次；初始信號獲取部，根據(jù)微分增益、比例增益和微分階次來獲取在伺服系統(tǒng)啟動狀態(tài)時控制其初始動作的初始控制信號，伺服系統(tǒng)根據(jù)該初始控制信號開始動作；反饋傳感部，感應(yīng)伺服系統(tǒng)的動作并根據(jù)該動作發(fā)出相對應(yīng)的動作反饋信號；糾偏部，根據(jù)動作反饋信號、目標動作值以及微分增益、比例增益和微分階次來獲取糾正伺服系統(tǒng)的動作糾偏信號，伺服系統(tǒng)根據(jù)該糾偏信號調(diào)整動作，保證伺服系統(tǒng)動作的精確。
文檔編號G05B13/04GK102944995SQ201210253568
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王春陽, 李明秋, 付偉乘, 劉雪蓮, 田成軍, 姜淑華 申請人:長春理工大學