用于控制伺服电动机的物理信息系统及其控制方法_3

文档序号:9750207阅读:来源:国知局
该伺服电动机控制器中从而尝试启动及调试伺服电 动机,反之,自适应设定该伺服电动机控制器的控制器参数并下发到该伺服电动机控制器 中。
[0074] 本实施例中,自动控制算法模块具体用于:
[0075] 针对伺服电动机控制器输出到伺服电动机的每个控制输出值Ucmt,获取对应的输 入到伺服电动机的控制输入值Uin,并计算其误差值e后,计算一段时间内的误差值积分 =_[> <(τ)Α,同时获取伺服电动机首次响应控制器调节后的最大速度误差值eA以 及经过预设时间后的速度误差值eB后,根据预设推理规则调节伺服电动机控制器的比例增 益Kp、微分增益Kd或积分增益Κι;伺服电动机的每个控制输出值包括伺服电动机的三相电流 或者三相电流中的某两相电流值、伺服电动机的速度等。
[0076]预设推理规则为:根据误差值e、最大速度误差值eA、速度误差值eB以及误差值积分 ΤΙΤΑΕ的不同数值范围,采用预设调节范围和预设步长对比例增益心、微分增益Kd或积分增益 Κι进行调节。
[0077]具体的,用Nma#示最大误差值,预设调节范围为L,Κ2,Κ3,预设步长为Λ:,Λ 2, Λ3,分别采用KP',Kd',Κ:'表示调整后的比例增益、微分增益和积分增益,本实施例的预设 推理规则包括如下七个规则:
[0078] (1)规则1:若eB>Nmax,则将积分增益心进行如下调整而' zL+Au
[0079] (2)规则2:若| eB | <Nmax并且,则将比例增益进行如下调整:KP '二心+厶丄;
[0080] (3)规则3:若eA · Ae(t)>0或者Ae(t)=0,e(t)矣0,并且ηΗ!,则将比例增益进 行如下调整:ΚΡ' =ΚιΚΡ+Λι
[0081] (4)规则4:若eA · Ae(t)〈0并且iKth则将比例增益进行如下调整:ΚΡ'=Κ2ΚΡ+ Δ3 ;
[0082] (5)规则5:若eB · Ae(t)矣0并且eB · Ae(t-l)矣0,则将积分增益进行如下调整: Κι,=Κ3Κι+Δ2;
[0083] (6)规则6:若误差值积分Τ?ΤΑΕ满足TlTAE(n)〈TlTAE(n+l),则将比例增益、微分增益和积 分增益调整回上一次设置的参数;
[0084] (7)规则7,若误差值积分Τ?ΤΑΕ满足TlTAE(n) 2 TlTAE(n+l),则返回执行推理规则1~6〇
[0085] 详细的,人工智能算法模块具体用于:
[0086] 根据每个伺服电动机的工作总时长的数值范围,实时诊断伺服电动机以及对应的 伺服电动机控制器是否需要进行维护;
[0087] 以及
[0088] 根据每个伺服电动机的工作电流的数值范围,实时诊断伺服电动机是否存在电流 故障,若是,则进行实时预警。
[0089] 人工智能算法模块定期和实时地对伺服电动机和伺服电动机控制器做出相应的 在线监测和诊断,根据上传的电动机运行时长和工作总时长,电流数据,电机负载对象和电 动机维护数据等可以在线监测并判断电机和驱动器的运行状况,并能够预测电动机的故 障。例如,伺服电动机控制器在工作时,记录伺服电动机每次上电运行时间^,并上传一段 时间内伺服电动机的工作总时长1^。(31 = 1:1+七2+七2'"1:11,其中1=0,1,"11,表不该时间段内记 录的伺服电动机上电工作次数,当时,表示伺服电动机及其对应的伺服电动机控 制器需要进行维护,物理信息系统发出对应的提示,可以通过声光提示方式进行提示,同 时,记录并存储该组用户对应的维护时间作为维护周期T。
[0090] tmin的求解过程如下,首先在此定义最小值函数MIN{ },tmin = MIN{ (tmaintanc;e(n)- tave3rg_inta_)2},其中,tmainta_ (η)表示用户维护周期的加权值,获取方式如下:抽取所有 用户中的一组维护周期数据并计算其加权值tmaintance(n)=ao · TFAQ+ai · Ti+a2 · T2+ · · · + am · 1\11;1:_:^_^1;£111。(3表示1:111£^1;£ 111。(3(11)的平均值,通过进行若干次相同抽取数据并计算其平 均值而获得。参数aQ,ai,a2,· · · am为预设的加权系数,TFAQ = bl · Tmotor+b2 · Tdriver,其中 TMtcir表示伺服电动机厂商的建议维护周期,TdriM表示伺服电动机控制器厂商的建议维护 周期,同样的,1^,13 2表示预设的加权系数。
[0091]另外,将滤波后的伺服电动机三相或两相电流值在一段时间内进行累加后分别求 取平均值,根据该平均值的数值范围,实时判断伺服电动机是否存在电流故障。例如,计算 滤波后的伺服电动机的两相电流值iu、i V的平均值i_11和iaVgv,当i _11或iaVgv大于预设的故 障电流阈值的次数大于预设次数例如5次时,判断伺服电动机可能存在故障。
[0092]本物理信息系统可以将伺服电动机在不同工业应用中的伺服电动机控制器的控 制器参数和电机参数在服务器中进行共享,实现了跨地区的联网和数据共享等功能,使用 者可以直接下载这些参数进行控制器调节,而且本物理信息系统还可以对伺服电动机和伺 服电动机控制器进行在线检测,以及自动地对伺服电动机控制器的控制参数进行控制调 整,调整效率高,耗时短,使用简便、安全可靠,同时能够快速地处理生产中出现的问题。 [0093] 实施例二
[0094]实施例一的用于控制伺服电动机的物理信息系统的控制方法,包括以下步骤:
[0095] 分别采用多个伺服电动机控制器实时对相应的伺服电动机进行调节控制并采集 伺服电动机的电机参数后与自身的控制器参数一起发送到服务器进行存储;
[0096] 主控计算机根据服务器所存储的电机参数和控制器参数,对多个伺服电动机和伺 服电动机控制器进行在线监测诊断并进行实时预警,同时进行实时推理并对伺服电动机控 制器进行实时控制。
[0097] 本实施例中,主控计算机根据服务器所存储的电机参数和控制器参数,对多个伺 服电动机和伺服电动机控制器进行在线监测诊断并进行实时预警的步骤,包括:
[0098] 主控计算机根据每个伺服电动机的工作总时长的数值范围,实时诊断伺服电动机 以及对应的伺服电动机控制器是否需要进行维护;
[0099] 以及
[0100] 主控计算机根据每个伺服电动机的工作电流的数值范围,实时诊断伺服电动机是 否存在电流故障,若是,则进行实时预警。
[0101] 通过定期和实时地对伺服电动机和伺服电动机控制器做出相应的在线监测和诊 断,根据上传的电动机运行时长和工作总时长,电流数据,电机负载对象和电动机维护数据 等可以在线监测并判断电机和驱动器的运行状况,并能够预测电动机的故障。例如,伺服电 动机控制器在工作时,记录伺服电动机每次上电运行时间^,并上传一段时间内伺服电动 机的工作总时长1^。1; 31 = 1:1+七2+七2"_1:11,其中1 = 0,1,"11,表示该时间段内记录的伺服电动机 上电工作次数,当时,表示伺服电动机及其对应的伺服电动机控制器需要进行维 护,物理信息系统发出对应的提示,可以通过声光提示方式进行提示,同时,记录并存储该 组用户对应的维护时间作为维护周期T。
[0102] tmin的求解过程如下,首先在此定义最小值函数1預{},1:1^11 = ]\01'1{(1:111£^111;311。6(11)- tave3rg_inta_)2},其中,tmainta_ (η)表示用户维护周期的加权值,获取方式如下:抽取所有 用户中的一组维护周期数据并计算其加权值tmaintance(n)=ao · TFAQ+ai · Ti+a2 · T2+ · · · + am · 1\11;1:_:^_^1;£111。(3表示1:111£^1;£ 111。(3(11)的平均值,通过进行若干次相同抽取数据并计算其平 均值而获得。参数aQ,ai,a2,· · · am为预设的加权系数,TFAQ = bl · Tmotor+bl · Tdriver,其中 TMtcir表示伺服电动机厂商的建议维护周期,TdriM表示伺服电动机控制器厂商的建议维护 周期,同样的,1^,13 2表示预设的加权系数。
[0103]另外,将滤波后的伺服电动机三相或两相电流值在一段时间内进行累加后分别求 取平均值,根据该平均值的数值范围,实时判断伺服电动机是否存在电流故障。例如,计算 滤波后的伺服电动机的两相电流值iu、i V的平均值i_11和iaVgv,当i _11或iaVgv大于预设的故 障电流阈值的次数大于预设次数例如5次时,判断伺服电动机可能存在故障。
[0104]优选的,主控计算机根据服务器所存储的电机参数和控制器参数进行实时推理并 对伺服电动机控制器进行实时控制的步骤,包括以下两个步骤中的至少一个:
[0105] 步骤1,主控计算机对连接上的伺服电动机控制器进行实时检测,并在检测到存在 不能识别的伺服电动机控制器时,从服务器中查询是否存在与该伺服电动机控制器同类型 的控制器,若是,则获取同类型的控制器对应的控制器参数,并下发到该伺服电动机控制器 中,反之,自适应设定该伺服电动机控制器的控制器参数并下发到该伺服电动机控制器中;
[0106] 步骤2,针对伺服电动机控制器输出到伺服电动机的每个控制输出值,获取对应的 输入到
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