CN105245145A - 一种基于匀速无静差的位置伺服系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于匀速无静差的位置伺服系统控制方法，首先根据伺服系统的速度环增益、速度环时间常数、电机至执行机构末端的总传动比和位置反馈系数计算位置环被控对象增益；然后依次计算自然频率、位置控制器积分增益、比例增益和位置误差；最终得到位置控制器输出。本发明设计的匀速无静差的位置伺服系统控制方法，可使系统在阶跃响应或斜坡响应时具有响应速度快、过渡过程平稳的优点，有利于提高位置伺服系统的控制性能。

Description

一种基于匀速无静差的位置伺服系统控制方法

技术领域

本发明涉及伺服系统，尤其涉及伺服系统的位置控制。

背景技术

伺服系统在各个行业中有着广泛的应用，如国防业、制造业、轻工业等领域。随着半导体技术和计算机技术的发展，伺服系统由模拟系统发展至全数字系统，控制越来越灵活，主要分为直流伺服系统和交流伺服系统。近年来，永磁同步电机以其小体积、高功率密度的优点，由其组成的交流伺服系统得到了广泛的应用，通过采用矢量控制可实现优良的动态性能和宽调速范围。伺服系统在控制结构上由电流环、速度环和位置环组成，电流环和速度环作为位置伺服系统的被控对象，是构成位置伺服系统的重要环节，因而位置伺服系统可看作是由被控对象和位置控制器组成，永磁同步电机或直流电机实现的速度环在分析和设计时通常简化为一阶惯性环节，便于位置控制器的综合和校正。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于匀速无静差的位置伺服系统控制方法，采用比例-积分(PI)控制，根据匀速无静差标准型实现位置控制器的整定和位置控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，根据伺服系统的速度环增益K_Ω、速度环时间常数T_Ω、电机至执行机构末端的总传动比i和位置反馈系数k_fb，计算位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，计算自然频率

第三步，计算位置控制器积分增益

第四步，计算位置控制器比例增益

第五步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第六步，计算位置控制器输出作为速度给定用于控制速度环。

本发明的有益效果是：通过该方法设计的匀速无静差的位置伺服系统控制方法，可使系统在阶跃响应或斜坡响应时具有响应速度快、过渡过程平稳的优点，有利于提高位置伺服系统的控制性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明具体的实现步骤为：

第一步，根据伺服系统的速度环增益K_Ω，速度环时间常数T_Ω，电机至执行机构末端的总传动比i，位置反馈系数k_fb，计算位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，计算其中，ω₀为自然频率；

第三步，计算位置控制器积分增益

第四步，计算位置控制器比例增益

第五步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第六步，计算位置控制器输出：其中u(t)为位置控制器的输出，作为速度给定用于控制速度环。

本发明的实施例设伺服系统的速度环增益K_Ω＝0.092，速度环时间常数T_Ω＝28ms，电机至执行机构末端的总传动比i＝160，位置反馈系数k_fb＝10435，则实现匀速无静差的位置伺服系统控制方法的步骤为：

第一步，计算位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i＝6；

第二步，计算 ${\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{1.75T_{\mathrm{\Ω}}}=20.4s^{-1};$

第三步，计算位置控制器积分增益

第四步，计算 $K_p=\frac{{\mathrm{\ω}}_0^2{T}_i}{1.75K}=6.314s^{-1};$

第五步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第六步，计算位置控制器输出：其中u(t)为位置控制器的输出，作为速度给定用于控制速度环。

Claims (1)

1.一种基于匀速无静差的位置伺服系统控制方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步，根据伺服系统的速度环增益K_Ω、速度环时间常数T_Ω、电机至执行机构末端的总传动比i和位置反馈系数k_fb，计算位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，计算自然频率

第三步，计算位置控制器积分增益

第四步，计算位置控制器比例增益

第五步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第六步，计算位置控制器输出作为速度给定用于控制速度环。