伺服电动机的控制输入值，并计算其误差值e后，计算一段时间内的误差值积分 TITAE，同时获取伺服电动机首次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e B后，根据预设推理规则调节伺服电动机控制器的比例增益、微分增益或积分 增益;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。
[0107] 预设推理规则是根据误差值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。
[0108] 具体的，用'^表示最大误差值，预设调节范围为L，Κ2，Κ3，预设步长为Λ:，Λ2， 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：
[0109] (1)规则1:若eB>Nmax，则将积分增益L进行如下调整:Κ: '二心+厶丄；
[0110] (2)规则2:若I eB I <Nmax并且，则将比例增益进行如下调整:ΚΡ '二心+厶丄；
[0111] (3)规则3:若eA · Ae(t)>0或者Ae(t)=0，e(t)矣0,并且nHi，则将比例增益进 行如下调整:ΚΡ' =ΚιΚΡ+Λι
[0112] (4)规则4:若eA · Ae(t)〈0并且iKti，则将比例增益进行如下调整:ΚΡ'=Κ2ΚΡ+ Δ3 ；
[0113] (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；
[01 14] (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；
[0115] (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
[0116]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟 悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些 等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，包括以太网、服务器、主控计算 机以及多个分别用于控制一伺服电动机的伺服电动机控制器，所述伺服电动机控制器、月艮 务器和主控计算机通过以太网相互连接； 所述伺服电动机控制器用于对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，所述服务器用于存储多个伺服电动机的电机 参数以及每个伺服电动机对应的伺服电动机控制器的控制器参数，所述主控计算机用于根 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。2. 根据权利要求1所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，所述电机 参数包括伺服电动机的型号、运行时长、工作总时长、故障报警情况、工作电流、工作电压和 负载参数，所述控制器参数包括控制器的比例增益、微分增益和积分增益。3. 根据权利要求1所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，所述服务 器包括第一通信模块、第一控制模块和用于存储多个伺服电动机的电机参数以及每个伺服 电动机对应的伺服电动机控制器的控制器参数的存储模块，所述第一控制模块分别与存储 模块和第一通信模块连接，所述第一通信模块通过以太网分别与主控计算机和多个伺服电 动机控制器连接。4. 根据权利要求3述的用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，所述主控计 算机包括第二通信模块、第二控制模块、自动控制算法模块以及人工智能算法模块，所述第 一控制模块分别与第二通信模块、自动控制算法模块和人工智能算法模块连接，所述第二 通信模块通过以太网分别与服务器和多个伺服电动机控制器连接;所述自动控制算法模块 用于根据电机参数和控制器参数进行实时推理并获得对伺服电动机控制器的实时控制参 数，所述人工智能算法模块用于根据电机参数对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。5. 根据权利要求4的用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，所述第二控制 模块用于： 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 所述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。6. 根据权利要求4的用于控制伺服电动机的物理信息系统，其特征在于，所述自动控制 算法模块具体用于： 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，获取对应的输入到伺服 电动机的控制输入值，并计算其误差值e后，计算一段时间内的误差值积分TITAE，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e A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、微分增益或积分增益； 所述预设推理规则为: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、微分增益或积分增益进 行调节； 所述人工智能算法模块具体用于： 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； 以及 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。7. 权利要求1所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统的控制方法，其特征在于，包 括以下步骤： 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； 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。8. 根据权利要求7所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统的控制方法，其特征在 于，所述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： 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； 以及 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。9. 根据权利要求7所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统的控制方法，其特征在 于，所述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： 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，则获取所述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； 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 到伺服电动机的控制输入值，并计算其误差值后，根据获得的误差值进行实时推理并对应 调节伺服电动机控制器的控制参数。10. 根据权利要求9所述的用于控制伺服电动机的物理信息系统的控制方法，其特征在 于，所述步骤2,其具体为： 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，获取对应的输入到伺服 电动机的控制输入值，并计算其误差值e后，计算一段时间内的误差值积分TITAE，同时获取 伺服电动机首次控制器调节后的最大速度误差值e A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、微分增益或积分增益； 所述预设推理规则是根据误差值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、微分增益或积分增益进 行调节。
【专利摘要】本发明公开了用于控制伺服电动机的物理信息系统及其控制方法，该物理信息系统包括以太网、服务器、主控计算机以及多个分别用于控制一伺服电动机的伺服电动机控制器，伺服电动机控制器、服务器和主控计算机通过以太网相互连接；主控计算机用于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。本发明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，使用简便且安全可靠，可广泛应用于工业生产自动化领域中。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105511439
【申请号】CN201610012679
【发明人】张碧陶, 王浩铎, 姚科, 高福荣
【申请人】广州市香港科大霍英东研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月6日