用于伺服电机的变频控制调节方法及系统与流程

本发明涉及电机控制，具体是涉及用于伺服电机的变频控制调节方法及系统。

背景技术：

1、变频就是改变供电频率，从而调节负载，起到降低功耗，减少损耗，延长设备使用寿命等作用。变频技术的核心是变频器，通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，在伺服电机的变频控制中，对于运行频率的调控精准度是至关重要的，现有技术中缺乏一套结合伺服电机使用环境和伺服电机实际运行状态进行综合分析的伺服电机频率调整方法，到时伺服电机在进行工作时，难以按照最优化的频率进行调制控制信号，导致伺服电机间的难以实现变频精准调控。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供一种用于伺服电机的变频控制调节方法及系统，本技术方案解决了上述的现有技术中缺乏一套结合伺服电机使用环境和伺服电机实际运行状态进行综合分析的伺服电机频率调整方法，到时伺服电机在进行工作时，难以按照最优化的频率进行调制控制信号，导致伺服电机间的难以实现变频精准调控的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种用于伺服电机的变频控制调节方法，包括：

4、建立伺服电机运行环境噪声频率数据库；

5、确定当前伺服电机组运行环境，记为实时运行环境；

6、基于实时运行环境从运行环境噪声频率数据库中调取对应的环境噪声频率数据；

7、获取伺服电机的运行目标频率；

8、基于伺服电机环境噪声频率数据，生成伺服电机最优调制频率；

9、基于伺服电机最优调制频率，对伺服电机的运行目标频率信号进行调制，得到伺服电机控制频率信号；

10、输出伺服电机控制频率信号至伺服电机工作端，伺服电机工作端对伺服电机控制频率信号进行解调，得到伺服电机运行目标频率；

11、按伺服电机运行目标频率调整伺服电机的工作频率。

12、优选的，所述建立伺服电机运行环境噪声频率数据库具体包括：

13、确定当前伺服电机的可用调制频率范围；

14、对不同环境下的噪声实时监测采集，获得初始噪声采集数据；

15、对初始噪声采集数据筛选，确定出现在伺服电机的控制频率范围内的噪声，记为影响噪声；

16、计算影响噪声中每个频率的噪声在所有初始噪声采集数据中的占比；

17、基于影响噪声中每个频率的噪声在所有初始噪声采集数据中的占比，分析计算影响噪声中每个频率的噪声的分布权重；

18、以影响噪声的频率做横坐标轴，以影响噪声中每个频率的噪声的分布权重作为纵坐标轴，建立影响噪声分布变化曲线，以影响噪声分布变化曲线作为运行环境噪声频率数据；

19、获取多个不同运行环境下的运行环境噪声频率数据，汇总获得伺服电机运行环境噪声频率数据库。

20、优选的，所述基于影响噪声中每个频率的噪声在所有初始噪声采集数据中的占比，分析计算影响噪声中每个频率的噪声的分布权重具体包括：

21、获取所有影响噪声在所有初始噪声采集数据中的占比，记为影响噪声总占比；

22、按照分布权重计算公式计算影响噪声中每个频率的噪声的分布权重；

23、其中，所述分布权重计算公式具体为：

24、；

25、式中，为影响噪声频率为z的噪声的分布权重，为影响噪声频率为z的噪声的在所有初始噪声采集数据中的占比，为影响噪声总占比。

26、优选的，所述基于伺服电机环境噪声频率数据，生成伺服电机最优调制频率具体包括：

27、建立伺服电机调制频率抗干扰模型，伺服电机调制频率抗干扰模型以伺服电机调制频率为输入，以调制频率的抗干扰指标为输出；

28、在伺服电机的可用调制频率范围筛选出使伺服电机调制频率抗干扰模型取最大值时的调制频率，作为调制基准频率；

29、确定与调制基准频率最接近的伺服电机的运行目标频率的倍数值，作为伺服电机最优调制频率；

30、伺服电机调制频率抗干扰模型的表达式为：

31、；

32、式中，为调制频率为时的抗干扰指标，为伺服电机的可用调制频率范围的下限值，为伺服电机的可用调制频率范围的上限值，为影响噪声分布变化曲线函数表达式。

33、优选的，所述基于伺服电机最优调制频率，对伺服电机的运行目标频率信号进行调制，得到伺服电机控制频率信号具体包括：

34、按照伺服电机最优调制频率，在伺服电机的运行目标频率曲线中插入若干个频率调制点；

35、确定伺服电机的运行目标频率曲线中每个频率调制点的对应的电平值；

36、基于频率调制点及其对应的电平值，生成伺服电机控制频率信号。

37、优选的，所述按伺服电机运行目标频率调整伺服电机的工作频率具体包括：

38、实时获取伺服电机的实际工作频率，并伺服电机的实际工作频率分析处理，获得伺服电机的实际工作频率－时间变化曲线；

39、基于伺服电机的实际工作频率－时间变化曲线，通过频率调整公式计算伺服电机的调整频率；

40、所述频率调整公式为：

41、；

42、式中，为伺服电机的调整频率，为伺服电机的实际工作频率－时间变化曲线表达式，为伺服电机的运行目标频率，为时间积分常数，为时间微分常数。

43、进一步的，提出一种用于伺服电机的变频控制调节系统，用于实现如上述的用于伺服电机的变频控制调节方法，包括：

44、噪声数据分析模块，所述噪声数据分析模块用于建立伺服电机运行环境噪声频率数据库；

45、运行环境设定模块，所述运行环境设定模块用于确定当前伺服电机组运行环境，记为实时运行环境；

46、最优频率计算模块，最优频率计算模块与所述噪声数据分析模块和运行环境设定模块电性连接，所述最优频率计算模块用于基于实时运行环境从运行环境噪声频率数据库中调取对应的环境噪声频率数据，获取伺服电机的运行目标频率，并基于伺服电机环境噪声频率数据，生成伺服电机最优调制频率；

47、信号调制模块，所述信号调制模块与所述最优频率计算模块电性连接，所述信号调制模块用于基于伺服电机最优调制频率，对伺服电机的运行目标频率信号进行调制，得到伺服电机控制频率信号；

48、运行控制模块，所述运行控制模块与所述信号调制模块电性连接，所述运行控制模块用于输出伺服电机控制频率信号至伺服电机工作端，伺服电机工作端对伺服电机控制频率信号进行解调，得到伺服电机运行目标频率，并按伺服电机运行目标频率调整伺服电机的工作频率。

49、可选的，所述最优频率计算模块包括：

50、环境噪声分析单元，所述环境噪声分析单元用于建立伺服电机调制频率抗干扰模型；

51、筛选单元，所述筛选单元用于在伺服电机的可用调制频率范围筛选出使伺服电机调制频率抗干扰模型取最大值时的调制频率，作为调制基准频率；

52、频率确定单元，所述频率确定单元用于确定与调制基准频率最接近的伺服电机的运行目标频率的倍数值，作为伺服电机最优调制频率。

53、可选的，所述运行控制模块包括：

54、解调单元，所述解调单元用于对伺服电机控制频率信号进行解调，得到伺服电机运行目标频率；

55、监测单元，所述监测单元用于实时获取伺服电机的实际工作频率，并伺服电机的实际工作频率分析处理，获得伺服电机的实际工作频率－时间变化曲线；

56、pid计算单元，所述pid计算单元用于基于伺服电机的实际工作频率－时间变化曲线，通过频率调整公式计算伺服电机的调整频率。

57、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

58、本发明提出一种用于伺服电机的变频控制调节方案，基于伺服电机的运行环境中的噪声进行检测，确定环境中存在的噪声分布，并基于环境中存在的噪声分布和伺服电机的可用调制频率范围进行综合分析出，受环境中存在的噪声影响最小的伺服电机调制频率，以此频率作为调制基准频率，可有效的保证伺服电机进行调控时，最小化环境中的噪声的干扰，保证伺服电机在进行使用时的控制精准性。

59、本发明采用pid算法进行伺服电机实时运行频率的调整，基于伺服电机实际输出的频率按照比例、积分、微分的函数关系进行运算得到伺服电机的调整频率，按照调整频率调整控制输出伺服电机的工作频率，通过此方式可有效的保证伺服电机运行过程中的输出频率的稳定性。