CN108964536A - 一种直流伺服驱动系统及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于直流伺服电机技术领域，公开了一种直流伺服驱动系统及驱动方法，直流伺服驱动系统的固定套圈焊接在箱体上侧、下侧、左侧外部边缘处，脉冲信号接口端、方向输入接口端、报警输出接口端内嵌在箱体右侧，直流伺服电机输入端设置在箱体上端；直流伺服电机输出端设置在箱体下端、PLC可编程控制器、DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器安装在箱体内部。本发明原理简单，使用方便，通过对PLC可编程控制器做出程序的编程处理，能够精确的控制直流伺服电机转速以及转动方向，且具有响应速度快，不止步，在停止时绝对静止的优良特性，满足对各类直流伺服电机的工作需求，具有很强的实用性。

Description

一种直流伺服驱动系统及驱动方法

技术领域

本发明属于直流伺服电机技术领域，尤其涉及一种直流伺服驱动系统及驱动方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前，伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

现存的伺服驱动器功能不够齐全，对直流伺服电机的调控速度不够快，响应速度较慢，没有能精准定位，且在对直流伺服电机做出停止指令后没有能够立即停止，会在转动惯性的作用下进行转动，对直流伺服电机的速度控制和准确性方面仍需要进一步提高。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现存的伺服驱动器功能不够齐全，对直流伺服电机的调控速度不够快，响应速度较慢，没有能精确定位，且在对直流伺服电机做出停止指令后没有能够立即停止，会在转动惯性的作用下进行转动，对直流伺服电机的速度控制和准确性方面仍需要进一步提高。

在伺服系统中未知参量对电流环动态特性存在影响的情况下，不能实现电流环控制参数的自整定。

现有的DSP数字信号处理器滤波处理中，相位噪声测量方法都是利用专门的硬件电路提取被测信号源的相位信息，并以此分析被测信号源的单边带相位噪声，这样相位提取电路的提取性能在很大程度上决定了相位噪声测量的性能，而且相位提取电路的频率响应也会对测量结果造成影响，使直流伺服电机的驱动性能收限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流伺服驱动系统。

本发明是这样实现的，一种直流伺服驱动方法，所述直流伺服驱动方法包括：

利用PLC可编程控制器对直流伺服电机进行程序设定；

PWM波形发射器发射波形信号，控制直流伺服电机的慢速启动和停止，用以对直流伺服电机的调控；

通过光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，并传输给DSP数字信号处理器，DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理；将处理后的信号传输给直流伺服电机，进行直流伺服电机运行速度、电流的调控；

光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量中，光电编码器输入q轴电流周期方波指令信号；在t＝0时刻，对所有粒子初始化，在允许取值范围内随机设置粒子的初始化位置x，将第i个粒子的自身个体极值设置成当前位置，全局极值设置成粒子群中的最优粒子位置；随机给定电流环初始控制参数P＝x，通过ADC采样，坐标变换后得到q轴电流跟踪响应信号，更新粒子位置，计算粒子i的适应度；如果粒子i的适应度优于自身个体极值的适应度；如果当前进化代数中，粒子i的适应度优于全局极值的适应度；根据公式计算群体适应度方差；判断算法是否满足收敛条件，如果满足就执行根据公式计算群体适应度方差，否则就对全局最优解按照公式执行变异操作并转回对所有粒子初始化；求出全局最优解的目标函数值，并输出全局最优解，算法结束；通过伺服系统校验最优值等于全局极值，如果满足响应要求则整定成功，否则继续整定；相同整定结构，在确定伺服系统最优P值之后，整定系统I、D值；最终校验伺服系统整体电流闭环响应特性；

DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理中，通过DSP信号处理器信号的功率谱模型，利用信号功率谱测量数据，采用非线性最小二乘法进行曲线拟合，得到功率谱模型中的参数初值，并编写正则方程组对参数进行修正，最终得到满足既定要求的参数；再根据信号功率谱与相位噪声幂律模型的关系，将求得的参数代入相位噪声幂律模型中，进而得到被测信号的相位噪声测量结果；

采用非线性最小二乘法确定参数初值的方法中，

依据式采用非线性最小二乘法，确定参数的初值，取即需要选择a_β的初值，将式表示为如下的矩阵形式：

FA＝S；

其中：

A＝[a₀ a₁ … a₄]^T S＝[S₀ S₁ … S₄]^T；

矩阵F中所要用的数据点是从N个{(f_i,S_i)}i＝1,2,…,N中选取五个频率点，选取的数值应保证矩阵F是满秩可逆；

由此得表示参数a_β初值的矩阵A的初值为：

以为初始值进行迭代对矩阵A的值进行估计，l表示迭代次数，此时l＝0；

同时通过旋转变压器根据输入电压的大小发生转动位移和速度的变化对直流伺服电机的操控。

进一步，光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，进一步包括：

消除d轴电流反向电动势的影响；

在方波信号作用下，分析q轴一个周期T电流环PID参数；

分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；

电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

ITAE整定准则表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定。

进一步，ITAE准则表达为：

进一步，参数估计的误差 由以下方程估算：

其中系数和为：

其中S_k表示频率f_k处的功率谱测量值，表示频率f_k处对应的功率谱的第l次迭代值，即：

进一步，所述噪声模型参数估计的判断方法为：

判断如不满足误差要求，令：

l＝l+1；

并将修正后的和对应的功率谱测量数据代入正则方程组进行求解，得到各参数的修正值重新判断直至误差满足测量要求或达到设定的迭代次数。

满足误差要求，则将参数值作为的值代入式中，即得到被测信号的相位噪声，并由此绘制相位噪声曲线。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述直流伺服驱动方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述直流伺服驱动方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的直流伺服驱动方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现直流伺服驱动系统，设置有：箱体，所述固定套圈焊接在箱体上侧、下侧、左侧外部边缘处，脉冲信号接口端、方向输入接口端、报警输出接口端内嵌在箱体右侧，直流伺服电机输入端设置在箱体上端，直流伺服电机输出端设置在箱体下端、PLC可编程控制器、DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器安装在箱体内部。

进一步，所述直流伺服电机输入端和直流伺服电机输出端连接PLC可编程控制器、PWM波形发射器、DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器；

所述利用PLC可编程控制器对直流伺服电机的转速以及转动方向进行程序上设定，PLC可编程控制器通过导线连接DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器；

所述脉冲信号接口端、方向输入接口端、报警输出接口通过导线连接DSP数字信号处理器。

本发明的优点及积极效果为：

该发明原理简单，使用方便，通过对PLC可编程控制器做出程序的编程处理，能够精确的控制直流伺服电机转速以及转动方向，且具有响应速度快，不止步，在停止时绝对静止的优良特性，满足对各类直流伺服电机的工作需求，具有很强的实用性。

现有技术其内部一般采用固定参数的PID控制结构来完成系统的调节过程。虽然PID控制结构具有算法简单、鲁棒性强和可靠性高等优点，但其控制性能与设置的控制参数密切相关，当控制参数设置不恰当时，无法使PID控制结构获得满意的控制性能。由于实际的伺服系统中存在非线性摩擦、放大器饱和、执行机构的死区与饱和等非线性特征，以及存在负载对象的不确定性，因此，在直流伺服系统的应用过程中，常常无法获得进行控制参数整定的准确依据，以致难以得到与实际应用过程相匹配的最优控制参数。本发明则很好的进行了解决。

本发明DSP数字信号处理器滤波处理方法，没有采用硬件相位噪声提取电路提取被测信号的相位信息，而是利用信号功率谱与其相位噪声幂律谱模型的关系，通过非线性最小二乘法实现参数计算，从而基于相位噪声数学模型实现了振荡器信号相位噪声测量。本发明的方法相对于现有相位噪声测量方法的主要优势是回避了硬件相位噪声提取电路对测量性能的影响。使直流电机的控制性能大大提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流伺服驱动系统示意图。

图2是本发明实施例提供的直流伺服驱动系统内部结构示意图。

图中：1、固定套圈；2、箱体；3、脉冲信号接口端；4、方向输入接口端；5、报警输出接口端；6、PLC可编程控制器；7、直流伺服电机输入端；8、DSP数字信号处理器；9、PWM波形发射器；10、光电编码器；11、旋转变压器；12、直流伺服电机输出端。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的直流伺服驱动系统包括：固定套圈1、箱体2、脉冲信号接口端3、方向输入接口端4、报警输出接口端5、PLC可编程控制器6、直流伺服电机输入端7、DSP数字信号处理器8、PWM波形发射器9、光电编码器10、旋转变压器11、直流伺服电机输出端12。

所述固定套圈1焊接在箱体2上侧、下侧、左侧外部边缘处，脉冲信号接口端3、方向输入接口端4、报警输出接口5端内嵌在箱体2右侧，直流伺服电机输入端7设置在箱体2上端，直流伺服电机输出端12设置在箱体2下端、PLC可编程控制器6、DSP数字信号处理器8、PWM波形发射器9、光电编码器10、旋转变压器11安装在箱体内部。

直流伺服电机输入端7和直流伺服电机输出端12连接PLC可编程控制器6，PWM波形发射器9、DSP数字信号处理器8、PWM波形发射器9、光电编码器10、旋转变压器11。利用PLC可编程控制器6可以对直流伺服电机的转速以及转动方向进行程序上设定，PLC可编程控制器6通过导线连接DSP数字信号处理器8、PWM波形发射器9、光电编码器10、旋转变压器11。脉冲信号接口端3、方向输入接口端4、报警输出接口5通过导线连接DSP数字信号处理器8。

本发明的工作原理：安装好装置，将直流伺服电机的输入导线插入直流伺服电机输入口7，输出导线插入到直流伺服电机输出端12，脉冲信号接口端3、方向输入接口端4、报警输出接口端5通过导线连接直流伺服电机，利用计算机连接PLC可编程控制器6对直流伺服电机进行程序上的设定，通过DSP信号处理器8能够进行多种复杂的运算，接受模拟信号并进行滤波处理，并能够对直流直流伺服电机进行调控处理，PWM波形发射器9能够发射波形信号，从而控制直流伺服电机的慢速启动和停止，用以对直流伺服电机的调控，光电编码器10常用于光电转换将直流直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，通过DSP数字信号处理器8的信号处理，旋转变压器11能够根据输入电压的大小发生转动位移和速度的变化，通过各个部件的共同作用实现了对直流伺服电机的操控。

该发明原理简单，使用方便，通过对PLC可编程控制器做出程序的编程处理，能够精确的控制直流伺服电机转速以及转动方向，且具有响应速度快，不止步，在停止时绝对静止的优良特性，满足对各类直流伺服电机的工作需求，具有很强的实用性。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的直流伺服驱动方法，包括：

利用PLC可编程控制器对直流伺服电机进行程序设定；

PWM波形发射器发射波形信号，控制直流伺服电机的慢速启动和停止，用以对直流伺服电机的调控；

通过光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，并传输给DSP数字信号处理器，DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理；将处理后的信号传输给直流伺服电机，进行直流伺服电机运行速度、电流的调控；

光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量中，光电编码器输入q轴电流周期方波指令信号；在t＝0时刻，对所有粒子初始化，在允许取值范围内随机设置粒子的初始化位置x，将第i个粒子的自身个体极值设置成当前位置，全局极值设置成粒子群中的最优粒子位置；随机给定电流环初始控制参数P＝x，通过ADC采样，坐标变换后得到q轴电流跟踪响应信号，更新粒子位置，计算粒子i的适应度；如果粒子i的适应度优于自身个体极值的适应度；如果当前进化代数中，粒子i的适应度优于全局极值的适应度；根据公式计算群体适应度方差；判断算法是否满足收敛条件，如果满足就执行根据公式计算群体适应度方差，否则就对全局最优解按照公式执行变异操作并转回对所有粒子初始化；求出全局最优解的目标函数值，并输出全局最优解，算法结束；通过伺服系统校验最优值等于全局极值，如果满足响应要求则整定成功，否则继续整定；相同整定结构，在确定伺服系统最优P值之后，整定系统I、D值；最终校验伺服系统整体电流闭环响应特性；

DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理中，通过DSP信号处理器信号的功率谱模型，利用信号功率谱测量数据，采用非线性最小二乘法进行曲线拟合，得到功率谱模型中的参数初值，并编写正则方程组对参数进行修正，最终得到满足既定要求的参数；再根据信号功率谱与相位噪声幂律模型的关系，将求得的参数代入相位噪声幂律模型中，进而得到被测信号的相位噪声测量结果；

采用非线性最小二乘法确定参数初值的方法中，

依据式采用非线性最小二乘法，确定参数的初值，取即需要选择a_β的初值，将式表示为如下的矩阵形式：

FA＝S；

其中：

A＝[a₀ a₁ … a₄]^T S＝[S₀ S₁ … S₄]^T；

矩阵F中所要用的数据点是从N个{(f_i,S_i)}i＝1,2,…,N中选取五个频率点，选取的数值应保证矩阵F是满秩可逆；

由此得表示参数a_β初值的矩阵A的初值为：

以为初始值进行迭代对矩阵A的值进行估计，l表示迭代次数，此时l＝0；

同时通过旋转变压器根据输入电压的大小发生转动位移和速度的变化对直流伺服电机的操控。

光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，进一步包括：

消除d轴电流反向电动势的影响；

在方波信号作用下，分析q轴一个周期T电流环PID参数；

分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；

电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

ITAE整定准则表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定。

进一步，ITAE准则表达为：

参数估计的误差 由以下方程估算：

其中系数和为：

其中S_k表示频率f_k处的功率谱测量值，表示频率f_k处对应的功率谱的第l次迭代值，即：

所述噪声模型参数估计的判断方法为：

判断如不满足误差要求，令：

l＝l+1；

并将修正后的和对应的功率谱测量数据代入正则方程组进行求解，得到各参数的修正值重新判断直至误差满足测量要求或达到设定的迭代次数。

满足误差要求，则将参数值作为的值代入式中，即得到被测信号的相位噪声，并由此绘制相位噪声曲线。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种直流伺服驱动方法，其特征在于，所述直流伺服驱动方法包括：

利用PLC可编程控制器对直流伺服电机进行程序设定；

PWM波形发射器发射波形信号，控制直流伺服电机的慢速启动和停止，用以对直流伺服电机的调控；

通过光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，并传输给DSP数字信号处理器，DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理；将处理后的信号传输给直流伺服电机，进行直流伺服电机运行速度、电流的调控；

光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量中，光电编码器输入q轴电流周期方波指令信号；在t＝0时刻，对所有粒子初始化，在允许取值范围内随机设置粒子的初始化位置x，将第i个粒子的自身个体极值设置成当前位置，全局极值设置成粒子群中的最优粒子位置；随机给定电流环初始控制参数P＝x，通过ADC采样，坐标变换后得到q轴电流跟踪响应信号，更新粒子位置，计算粒子i的适应度；如果粒子i的适应度优于自身个体极值的适应度；如果当前进化代数中，粒子i的适应度优于全局极值的适应度；根据公式计算群体适应度方差；判断算法是否满足收敛条件，如果满足就执行根据公式计算群体适应度方差，否则就对全局最优解按照公式执行变异操作并转回对所有粒子初始化；求出全局最优解的目标函数值，并输出全局最优解，算法结束；通过伺服系统校验最优值等于全局极值，如果满足响应要求则整定成功，否则继续整定；相同整定结构，在确定伺服系统最优P值之后，整定系统I、D值；最终校验伺服系统整体电流闭环响应特性；

DSP信号处理器接受模拟信号并进行滤波处理中，通过DSP信号处理器信号的功率谱模型，利用信号功率谱测量数据，采用非线性最小二乘法进行曲线拟合，得到功率谱模型中的参数初值，并编写正则方程组对参数进行修正，最终得到满足既定要求的参数；再根据信号功率谱与相位噪声幂律模型的关系，将求得的参数代入相位噪声幂律模型中，进而得到被测信号的相位噪声测量结果；

采用非线性最小二乘法确定参数初值的方法中，

依据式采用非线性最小二乘法，确定参数的初值，

取即需要选择a_β的初值，将式表示为如下的矩阵形式：

FA＝S；

其中：

A＝[a₀ a₁ … a₄]^T S＝[S₀ S₁ … S₄]^T；

矩阵F中所要用的数据点是从N个{(f_i,S_i)}i＝1,2,…,N中选取五个频率点，选取的数值应保证矩阵F是满秩可逆；

由此得表示参数a_β初值的矩阵A的初值为：

以为初始值进行迭代对矩阵A的值进行估计，l表示迭代次数，此时l＝0；

同时通过旋转变压器根据输入电压的大小发生转动位移和速度的变化对直流伺服电机的操控。

2.如权利要求1所述的直流伺服驱动方法，其特征在于，

光电编码器将光电转换将直流伺服电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，进一步包括：

消除d轴电流反向电动势的影响；

在方波信号作用下，分析q轴一个周期T电流环PID参数；

分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；

电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

ITAE整定准则表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定。

3.如权利要求2所述的直流伺服驱动方法，其特征在于，

ITAE准则表达为：

4.如权利要求1所述的直流伺服驱动方法，其特征在于，

参数估计的误差 由以下方程估算：

其中系数和为：

其中S_k表示频率f_k处的功率谱测量值，表示频率f_k处对应的功率谱的第l次迭代值，即：

5.如权利要求1所述的直流伺服驱动方法，其特征在于，所述噪声模型参数估计的判断方法为：

判断如不满足误差要求，令：

l＝l+1；

并将修正后的和对应的功率谱测量数据代入正则方程组进行求解，得到各参数的修正值重新判断直至误差满足测量要求或达到设定的迭代次数。

满足误差要求，则将参数值作为的值代入式

中，即得到被测信号的相位噪声，并由此绘制相位噪声曲线。

6.一种实现权利要求1～5任意一项所述直流伺服驱动方法的计算机程序。

7.一种实现权利要求1～5任意一项所述直流伺服驱动方法的信息数据处理终端。

8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的直流伺服驱动方法。

9.一种实现权利要求1所述直流伺服驱动方法的直流伺服驱动系统，其特征在于，所述直流伺服驱动系统，设置有：箱体，所述固定套圈焊接在箱体上侧、下侧、左侧外部边缘处，脉冲信号接口端、方向输入接口端、报警输出接口端内嵌在箱体右侧，直流伺服电机输入端设置在箱体上端；直流伺服电机输出端设置在箱体下端、PLC可编程控制器、DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器安装在箱体内部。

10.如权利要求9所述直流伺服驱动系统，其特征在于，所述直流伺服电机输入端和直流伺服电机输出端连接PLC可编程控制器、PWM波形发射器、DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器；

所述利用PLC可编程控制器对直流伺服电机的转速以及转动方向进行程序上设定，PLC可编程控制器通过导线连接DSP数字信号处理器、PWM波形发射器、光电编码器、旋转变压器；

所述脉冲信号接口端、方向输入接口端、报警输出接口通过导线连接DSP数字信号处理器。