专利名称：伺服系统控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种伺服系统控制器及控制方法。
背景技术：
伺服系统在自动控制领域占有非常重要的地位，是一种被控量为位移、速度、加速度的反馈控制系统，能够精确地跟随某个控制过程。另外，一些伺服系统工作环境复杂，系统存在比较大的不确定性和滞后，以及在工作过程中惯性负载的变化，是典型的非线性系统。目前基于自动控制技术的伺服系统中采用的控制器多为传统PID控制器、模糊自适应控制器、神经网络控制器等。传统PID控制器控制方法过于简单，参数的控制性能也有一定的局限性，虽然传统PID控制器由三个参数实现控制性能，但是它的微分阶次是I阶的，因此控制系统的类型比较固定，对于分数阶系统采用传统PID控制器控制的就会产生较大误差，控制效果有时达不到控制精度要求。因此，对于非线性、滞后的伺服系统，采用常规控制器往往难以满足系统对鲁棒性和稳定精度的要求。
发明内容
为了满足伺服系统既能够具有稳定的精度又能够提高系统鲁棒性和灵活性，本发明提供了一种伺服系统控制器及控制方法。一种控制伺服系统的伺服系统控制器，其特征在于包括存储有伺服系统的剪切频率、相位裕度、目标动作值的伺服系统参数存储部；根据伺服系统参数存储部中的剪切频率以及相位裕度分别计算出微分增益、比例增益和微分阶次的参数计算部，根据微分增益、比例增益和微分阶次来获取在所述伺服系统启动状态时控制其初始动作的初始控制信号的初始信号获取部，伺服系统根据该初始控制信号开始动作；感应伺服系统的动作并根据该动作发出相对应的动作反馈信号的反馈传感部；根据动作反馈信号、目标动作值以及微分增益、比例增益和微分阶次来获取纠正伺服系统的动作纠偏信号的纠偏部，根据该纠偏信号调整动作来保证伺服系统的动作的精确。进一步，本发明提供的伺服系统控制器还可以具有这样的特征纠偏信号获取部具有将所述动作反馈信号转换为实际动作值的反馈信号转换部；根据所述实际动作值与所述目标动作值计算出所述伺服系统的动作偏差的偏差计算部；根据所述动作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取控制所述伺服系统动作纠偏的纠偏控制信号的纠偏信号获取部；将所述该纠偏控制信号转换为所述伺服系统能够接收的相对应的所述动作纠偏信号的纠偏信号转换部。进一步，本发明提供的伺服系统控制器还可以具有这样的特征微分增益、比例增益和微分阶次分别通过选取伺服系统模型为Ρ(·ν) = /:s.; + /,.j+ ^ + 1e—&形式得出的以下
关系式计算得出的，
权利要求
1.一种控制伺服系统的伺服系统控制器，其特征在于，包括 伺服系统参数存储部，存储有所述伺服系统的剪切频率，相位裕度，目标动作值； 参数计算部，根据所述伺服系统参数存储部中的所述剪切频率以及所述相位裕度分别计算出微分增益、比例增益和微分阶次， 初始信号获取部，根据所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取在所述伺服系统启动状态时控制其初始动作的初始控制信号，所述伺服系统根据该初始控制信号开始动作； 反馈传感部，感应所述伺服系统的动作并根据该动作发出相对应的动作反馈信号；纠偏部，根据所述动作反馈信号、所述目标动作值以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取纠正所述伺服系统的动作纠偏信号，所述伺服系统根据该纠偏信号调整动作，保证所述伺服系统动作的精确。
2.根据权利要求I所述的伺服系统控制器，其特征在于，其中，所述纠偏信号获取部具有 反馈信号转换部，将所述动作反馈信号转换为实际动作值； 偏差计算部，根据所述实际动作值与所述目标动作值计算出所述伺服系统的动作偏差; 纠偏信号获取部，根据所述动作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取控制所述伺服系统动作纠偏的纠偏控制信号； 纠偏信号转换部，将所述该纠偏控制信号转换为所述伺服系统能够接收的相对应的所述动作纠偏信号。
3.根据权利要求I所述的伺服系统控制器，其特征在于 其中，所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次分别通过选取伺服系统模型为
4.根据权利要求3所述的伺服系统控制器，其特征在于 其中，所述初始信号获取部以及所述纠偏部都是通过将Kp，Kd，μ的值带入函数C(s)=Kp(l+Kdsu)来获取所述初始控制信号以及所述动作控制信号，在该函数中，s表示所述频域，所述初始控制信号以及所述动作控制信号即由该频域得出。
5.根据权利要求3所述的伺服系统控制器，其特征在于 其中，所述μ为(0，2]范围内的任意实数。
6.—种控制伺服系统的伺服系统控制方法,其特征在于 设有伺服系统参数存储部来存储有所述伺服系统的剪切频率、相位裕度、目标动作值； 采用参数计算部来根据所述伺服系统参数存储部中的所述剪切频率以及所述相位裕度分别计算出微分增益、比例增益和微分阶次， 采用初始信号获取部来根据所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取在所述伺服系统启动状态时控制其初始动作的初始控制信号，所述伺服系统根据该初始控制信号开始动作； 采用反馈传感部来感应所述伺服系统的动作并根据该动作发出相对应的动作反馈信号; 采用纠偏部来根据所述动作反馈信号、所述目标动作值以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取纠正所述伺服系统的动作纠偏信号，所述伺服系统根据该纠偏信号调整动作，保证所述伺服系统动作的精确。
7.根据权利要求6所述的伺服系统控制方法，其特征在于，其中，所述纠偏信号获取部 采用反馈信号转换部来将所述动作反馈信号转换为实际动作值； 采用偏差计算部来根据所述实际动作值与所述目标动作值计算出所述伺服系统的动作偏差； 采用纠偏信号获取部来根据所述动作偏差以及所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次来获取控制所述伺服系统动作纠偏的纠偏控制信号； 采用纠偏信号转换部来将所述该纠偏控制信号转换为所述伺服系统能够接收的相对应的所述动作纠偏信号。
8.根据权利要求6所述的伺服系统控制控制方法，其特征在于 其中，所述微分增益、所述比例增益和所述微分阶次分别通过选取伺服系统模型为
9.根据权利要求6所述的伺服系统控制方法，其特征在于 其中，所述初始信号获取部以及所述纠偏部都是通过将Kp，Kd，μ的值带入函数C(s)=Kp(l+Kdsu)来获取所述初始控制信号以及所述动作控制信号，在该函数中，s表示所述频域，所述初始控制信号以及所述动作控制信号即由该频域得出。
10.根据权利要求6所述的伺服系统控制方法，其特征在于 其中，所述μ为(0，2]范围内的任意实数。
全文摘要
一种伺服系统控制器及控制方法包括伺服系统参数存储部，存储有伺服系统的剪切频率，目标动作值、相位裕度；参数计算部，根据剪切频率和相位裕度分别计算出微分增益、比例增益和微分阶次；初始信号获取部，根据微分增益、比例增益和微分阶次来获取在伺服系统启动状态时控制其初始动作的初始控制信号，伺服系统根据该初始控制信号开始动作；反馈传感部，感应伺服系统的动作并根据该动作发出相对应的动作反馈信号；纠偏部，根据动作反馈信号、目标动作值以及微分增益、比例增益和微分阶次来获取纠正伺服系统的动作纠偏信号，伺服系统根据该纠偏信号调整动作，保证伺服系统动作的精确。
文档编号G05B13/04GK102944995SQ201210253568
公开日2013年2月27日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者王春阳, 李明秋, 付伟乘, 刘雪莲, 田成军, 姜淑华 申请人:长春理工大学