CN113507238B - 用于双环伺服系统刚度整定的方法及装置、双环伺服系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及信号处理与电机系统参数整定技术领域，公开一种用于双环伺服系统刚度整定方法，包括：构建双环伺服系统的系统参数模型；根据所述系统参数模型，确定系统参数模型的最大截止频率；确定所述双环伺服系统的随动误差指标；根据所述随动误差指标与所述最大截止频率，调节所述双环伺服系统的刚度。通过确定系统最大截止频率与随动误差指标，实现了不依赖于特殊轨迹或阈值参数的系统稳定状态的判断，进而根据系统稳定状态调整系统的刚度，弥补了双环控制架构整定算法的缺失，提升了算法的兼容性与智能化程度，有效的缩短了整定时间，从而为双环伺服系统提供更好的保护。本申请还公开一种用于双环伺服系统刚度整定装置及双环伺服系统。

Description

用于双环伺服系统刚度整定的方法及装置、双环伺服系统

技术领域

本申请涉及信号处理与电机系统参数整定技术领域，例如涉及一种用于双环伺服系统刚度整定的方法及装置、双环伺服系统。

背景技术

在工业伺服系统中，被控对象种类繁多，而默认参数无法满足用户的性能要求，新安装的伺服驱动需要进行一系列的控制器参数调整。为了免去繁琐的人工调试环节，伺服系统参数整定技术应运而生。目前，基于时域指标的伺服系统刚度整定策略往往需要依赖特殊的轨迹或者需要人为添加、调节额外的阈值参数。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

通过依赖特殊轨迹或阈值参数确定控制器刚度整定策略，增加了整定的复杂度，降低了算法的适用性。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于双环伺服系统刚度整定的方法及装置、双环伺服系统，以降低双环伺服系统刚度整定策略复杂度，提高整定策略适用性。

在一些实施例中，用于双环伺服系统刚度整定的方法包括：

构建双环伺服系统的系统参数模型；

根据所述系统参数模型，确定系统参数模型的最大截止频率；

确定所述双环伺服系统的随动误差指标；

根据所述随动误差指标与所述最大截止频率，调节所述双环伺服系统的刚度。

在一些实施例中，用于双环伺服系统刚度整定装置包括：

处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如上述的用于双环伺服系统刚度整定的方法。

在一些实施例中，所述双环伺服系统包括：如上述的用于双环伺服系统刚度整定的装置。

本公开实施例提供的用于双环伺服系统刚度整定的方法及装置、双环伺服系统，可以实现以下技术效果：

通过确定系统最大截止频率与随动误差指标，实现了不依赖于特殊轨迹或阈值参数的系统稳定状态的判断，进而根据系统稳定状态调整系统的刚度，弥补了双环控制架构整定算法的缺失，提升了算法的兼容性与智能化程度，有效的缩短了整定时间，从而为双环伺服系统提供更好的保护。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个用于双环伺服系统刚度整定的方法的示意图；

图2是本公开实施例的一个应用示意图；

图3是本公开实施例提供的一个用于双环伺服系统刚度整定的装置的示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，A与B相对应指的是A与B之间是一种关联关系或绑定关系。

在本技术方案中，经验公式是指在生产实践中，需要从一组实验数据出发，寻求函数的近似表达式，这个近似表达式被称为经验公式。

结合图1所示，本公开实施例提供一种用于双环伺服系统刚度整定的方法，包括：

S01，双环伺服系统构建双环伺服系统的系统参数模型。

S02，根据系统参数模型，双环伺服系统确定系统参数模型的最大截止频率。

S03，双环伺服系统确定系统的随动误差指标。

S04，根据随动误差指标与最大截止频率，双环伺服系统调节系统的刚度。

采用本公开实施例提供的用于双环伺服系统刚度整定的方法，通过确定系统最大截止频率与随动误差指标，实现了不依赖于特殊轨迹或阈值参数的系统稳定状态的判断，进而根据系统稳定状态调整系统的刚度，弥补了双环控制架构整定算法的缺失，提升了算法的兼容性与智能化程度，有效的缩短了整定时间，从而为双环伺服系统提供更好的保护。

可选地，构建双环伺服系统的系统参数模型，包括：建立双环伺服系统的控制对象的传递函数P(s)；建立双环伺服系统的控制器的传递函数C(s)；根据传递函数P(s)与传递函数C(s)，按照如下公式确定系统参数模型的开环传递函数L(s)：

L(s)＝C(s)P(s)

其中，s为拉普拉斯变换因子。

在本技术方案中，双环伺服系统的控制对象包括电机以及电机所接负载。

可选地，建立双环伺服系统的控制对象的传递函数P(s)，包括：获取系统整体转动惯量、阻尼系数和所述电机的电磁转矩常数；根据所述系统整体转动惯量、所述阻尼系数和所述电磁转矩常数，按照如下公式建立所述传递函数P(s)：

上式为双环伺服系统的控制对象的传递函数P(s)的s域表达式，其中，K_t为电磁转矩常数，J为系统整体转动惯量，B为阻尼系数。

在本技术方案中，双环伺服系统的控制器包括由比例积分控制器、相位超前补偿器构成的超前比例积分控制器以及二阶低通滤波器。超前比例积分控制器与二阶低通滤波器串联连接，二阶低通滤波器用于对双环伺服系统运行过程中的噪声进行抑制。

可选地，建立双环伺服系统的控制器的传递函数C(s)，包括：获取比例积分控制器的传递函数G_PI(s)、相位超前补偿器的传递函数G_Lead(s)以及二阶低通滤波器的传递函数G_LPF(s)；根据传递函数G_PI(s)、传递函数G_Lead(s)和传递函数G_LPF(s)，按照如下公式建立所述传递函数C(s)：

C(s)＝G_PI(s)×G_Lead(s)×G_LPF(s)

其中，s为拉普拉斯变换因子。

可选地，传递函数G_PI(s)按照如下公式计算获得：

其中，K_p为比例增益系数，ω_di为积分项转折频率。

可选地，传递函数G_Lead(s)按照如下公式计算获得：

其中，α_d为相位超前补偿器频宽，ω_dc为系统开环传递函数赋频特性0dB截止频率。

可选地，传递函数G_LPF(s)按照如下公式计算获得：

其中，ω_dl为二阶低通滤波器截止频率，ξ_d为二阶低通滤波器阻尼系数。

在本公开实施例中，根据传递函数G_PI(s)、传递函数G_Lead(s)、传递函数G_LPF(s)，可以按照如下公式建立所述传递函数C(s)：

上式为双环伺服系统的控制器的传递函数C(s)的s域表达式。

在本公开实施例中，根据传递函数P(s)与传递函数C(s)，按照如下公式确定系统参数模型的开环传递函数L(s)：

上式为系统参数模型的开环传递函数L(s)的s域表达式。

在本公开实施例中，系统开环传递函数赋频特性0dB截止频率ω_dc可以理解为双环伺服系统所整定的刚度。

这样，通过上述公式，构建了不依赖于特殊轨迹或阈值参数的双环伺服系统的系统参数模型，即系统参数模型的开环传递函数，从而为后续双环伺服系统刚度整定，提供了数据基础。

在本技术方案中，双环伺服系统包括位置环、电流环。

可选地，根据系统参数模型，确定系统参数模型的最大截止频率，包括：获取电流环的滞后时间常数以及位置环的控制周期；获取开环传递函数的刚度参数以及与开环传递函数相对应的相角裕度；根据滞后时间常数、控制周期、刚度参数以及相角裕度确定所述最大截止频率。

可选地，根据滞后时间常数、控制周期、刚度参数以及相角裕度确定所述最大截止频率，包括：按照如下公式计算系统参数模型的最大截止频率：

其中，ω_dcmax为系统参数模型的最大截止频率，Q表示传递函数L(s)的刚度参数，

为系统相角裕度，T_R1为电流环滞后时间常数，T_APR为位置环控制周期。

可选地，获取电流环的滞后时间常数以及位置环的控制周期，包括：获取电流环滞后传递函数G_ACR(s)；获取位置环滞后传递函数G_h(s)。

可选地，传递函数G_ACR(s)按照如下公式计算获得：

其中，K_t为电磁转矩常数，T_R1为电流环滞后时间常数，e为自然常数。

可选地，传递函数G_h(s)按照如下公式计算获得：

其中，T_APR为位置环控制周期。

这样，通过获取电流环滞后传递函数与位置环滞后传递函数，可以将电流环滞后与位置环受离散控制的影响因素纳入计算考虑，使得公式更符合实际运行工况，从而提高了后续数据推导的准确性。

可选地，获取开环传递函数的刚度参数以及与开环传递函数相对应的相角裕度，包括：获得系统各传递函数的相角传递函数；根据前述相角传递函数，获得系统各传递函数的相角计算公式；根据经验公式确定系统参数模型的开环传递函数L(s)中各系数与ω_dc的关系表达式；根据前述关系表达式，计算前述相角计算公式，进而确定相角裕度计算公式。

可选地，获得系统各传递函数的相角传递函数，包括：

传递函数G_PI(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

传递函数G_Lead(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

传递函数G_LPF(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

传递函数P(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

传递函数G_ACR(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

传递函数G_h(s)的相角传递函数按照如下公式计算获得：

其中，j代表虚数算子，ω代表频率。

在本公开实施例中，频率ω可以理解为系统参数模型中的参数ω_dc。

可选地，根据前述相角传递函数，获得系统各传递函数的相角计算公式，包括：根据自动控制理论基础定义以及前述相角传递函数，获得与前述相角传递函数相对应的相角计算公式。

在本技术方案中，自动控制理论基础定义是指根据虚部单位与实部单位转换角度的计算方式，本申请对此不做具体说明。

可选地，根据自动控制理论基础定义以及前述相角传递函数，获得与前述相角传递函数相对应的相角计算公式，包括：

相角传递函数G_PI(jω)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

相角传递函数G_Lead(jω)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

相角传递函数G_LPF(jω)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

相角传递函数P(jω)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

相角传递函数G_ACR(jω)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

∠G_ACR(jω)＝-T_R1ω_dc

相角传递函数G_h(s)的相角计算公式按照如下公式计算获得：

其中，ω_di为积分项转折频率，α_d为相位超前补偿器频宽，ξ_d为二阶低通滤波器阻尼系数，ω_dl为二阶低通滤波器截止频率，J为系统整体转动惯量，B为阻尼系数，T_R1为电流环滞后时间常数，T_APR为位置环控制周期。

可选地，根据经验公式确定系统参数模型的开环传递函数L(s)中各系数与ω_dc的关系表达式包括：

传递函数L(s)中比例增益系数与ωdc的关系按照如下表达式获得：

传递函数L(s)中积分项转折频率与ω_dc的关系按照如下表达式获得：

ω_di＝Q₁ω_dc

传递函数L(s)中二阶低通滤波器截止频率与ω_dc的关系按照如下表达式获得：

ω_dl＝Q₂ω_dc

传递函数L(s)中二阶低通滤波器阻尼系数与ωdc的关系按照如下表达式获得：

ξ_d＝Q₃

传递函数L(s)中相位超前补偿器频宽与ω_dc的关系按照如下表达式获得：

α_d＝Q₄

其中，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄表示可调参数。

在实际应用中，可调参数Q₁、Q₂、Q₃、Q₄的取值可以是0.1、0.707、9、10、23或其他数值，本申请对此不作具体限定，只要可以反映在实际工况中，与可调参数相对应的系数间的关系即可。

可选地，根据前述关系表达式，计算前述相角计算公式，进而确定相角裕度计算公式，包括根据前述关系表达式，计算前述相角计算公式；根据相角定义与计算后的相角计算公式，确定相角裕度计算公式。

可选地，根据前述关系表达式，计算前述相角计算公式，包括：

按照如下公式计算∠G_PI(jω)的相角计算公式：

按照如下公式计算∠G_Lead(jω)的相角计算公式：

按照如下公式计算∠G_LPF(jω)的相角计算公式：

按照如下公式计算∠P(jω)的相角计算公式：

按照如下公式计算∠G_ACR(jω)的相角计算公式：

∠G_ACR(jω)＝-T_R1ω_dc

按照如下公式计算∠G_h(s)的相角计算公式：

其中，由于在实际应用中，Jω_dc远大于B，∠P(jω)的相角计算公式可简化为：

∠P(jω)≈π

π为无理数。

可选地，根据相角定义与计算后的相角计算公式，确定相角裕度计算公式，包括：获取相角裕度表达式；根据相角裕度表达式与计算后的相角计算公式，确定相角裕度计算公式。

可选地，按照如下公式计算相角裕度表达式：

其中，

为系统相角裕度。

可选地，根据相角裕度表达式与计算后的相角计算公式，确定相角裕度计算公式，包括：

按照如下公式确定相角裕度计算公式：

其中，

为系统相角裕度。

可选地，根据滞后时间常数、控制周期、刚度参数以及相角裕度确定最大截止频率，包括：

按照如下公式计算最大截止频率：

其中，Q表示传递函数L(s)的刚度参数。

在实际应用中，在Q₁取值为0.1，Q₂取值为10，Q₃取值为0.7，Q₄取值为9的情况下，传递函数L(s)中各系数与ω_dc的关系可以表示为ω_di＝Q₁ω_dc＝0.1ω_dc，ω_dl＝Q₂ω_dc＝10ω_dc，ξ_d＝Q₃＝0.7,α_d＝Q₄＝9，进而可以按照如下公式计算最大截止频率：

其中，

为系统相角裕度，T_R1为电流环滞后时间常数，T_APR为位置环控制周期。

这样，通过上述公式，确定了系统参数模型的最大截止频率，从而为后续双环伺服系统刚度整定，提供了数据判断基础。

在本技术方案中，双环伺服系统的随动误差指标包括均方根误差值和增量式均方根误差值。

可选地，确定双环伺服系统的随动误差指标，包括：

获取整定子周期内位置随动误差Δθ；

按照如下公式计算整定子周期内位置随动误差的均方根误差值E_RMSE：

按照如下公式计算整定子周期内位置随动误差的增量式均方根误差值E_FRMSE：

其中，n代表第n个子周期，Δθ(i)为子周期第i个子周期的位置随动误差，m为子周期的误差计算时刻总数，即一个子周期内有时刻1至m，k_m为子周期第k_m时刻。

可选地，根据随动误差指标与系统参数模型的最大截止频率，调节所述双环伺服系统的刚度，包括：

获取前一整定子周期均方根误差值E_RMSE(n-1)；

获取当前整定子周期增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)；

根据均方根误差值E_RMSE(n-1)与增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)的大小关系，确定双环伺服系统的系统状态；

在系统状态为不稳定的情况下，即刻缩小当前截止频率，并结束系统整定过程；

在系统状态为稳定的情况下，根据最大截止频率设置系统刚度步长，在子周期末尾以系统刚度步长增加系统刚度。

在实际应用中，在系统状态为不稳定的情况下，即刻缩小当前截止频率，可以是即可缩小截止频率至当前截止频率的75％、60％、55％或其他数值，本申请对此不做具体限定。根据最大截止频率设置系统刚度步长，可以是设置最大截止频率的10％、20％、5％或其他数值作为系统刚度步长，本申请对此不做具体限定。

可选地，根据均方根误差值E_RMSE(n-1)与增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)的大小关系，确定双环伺服系统的系统状态，包括：

按照如下公式确定双环伺服系统的系统状态：

E_FRMSE(n,k_m)>E_RMSE(n-1)

其中，k_m≤m,m为子周期的误差计算时刻总数，即一个子周期内有时刻1至m，k_m为子周期第k_m时刻。

在本公开实施例中，在上述公式满足当前整定子周期增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)大于前一整定子周期均方根误差值E_RMSE(n-1)的情况下，判定双环伺服系统进入不稳定状态。

这样，通过上述公式，可以实现系统状态的判定，进而根据系统稳定状态调整系统的刚度，弥补了双环控制架构整定算法的缺失，提升了算法的兼容性与智能化程度，有效的缩短了整定时间，从而为双环伺服系统提供更好的保护。

在实际应用中，本公开实施例提供一个应用示意图，如图2所示，图中示例对应的取值为Q₁为0.1，Q₂为10，Q₃为0.7，Q₄为9，T_R1为1.35e-4s，T_APR为2e-4s，

为45deg，进而可以计算得到ω_dcmax为(234×2π)rad/s。设置最大截止频率的10％为刚度步长，即在每个子周期末尾，在系统状态为稳定的情况下，以(23.4×2π)rad/s作为刚度步长增加系统刚度。图中i_q为系统q轴电流，用以反应当前的转矩值，整定轨迹为最大行程5r，最高转速为正负1000r/min的往复工况，f_dc代表系统带宽即系统刚度，Δθ表示位置随动误差指标。深色曲线表示基于增量式均方根误差值E_FRMSE的参数自整定过程，浅色曲线表示基于均方根误差值E_RMSE的参数自整定过程。可以看出，随着系统刚度f_dc的增加，随动误差E_RMSE逐渐减小，但是系统稳定性也随之降低。在第6s附近，即第13个子周期内，系统的刚度逐渐增加到了极限，系统出现不稳定现象，即q轴电流和转速出现较大波动，此时均方根误差值E_RMSE的数值由第12个子周期的3.04e-5r反弹至了第13个子周期的15.34e-5r，不稳定特性非常明显。本公开实施例采用的增量式均方根误差值E_FRMSE策略能够在和均方根误差值E_RMSE的第一次超越交点处便能完成系统不稳定状态的判定，及时缩小系统刚度至183Hz，并结束双环伺服系统刚度整定过程，从而为双环伺服系统提供更好的保护。

结合图3所示，本公开实施例提供一种用于双环伺服系统刚度整定的装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于双环伺服系统刚度整定的方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于双环伺服系统刚度整定的方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种双环伺服系统，包含上述的用于双环伺服系统刚度整定的装置。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于双环伺服系统刚度整定的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述用于双环伺服系统刚度整定的方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (5)

1.一种用于双环伺服系统刚度整定的方法，其特征在于，包括：

构建双环伺服系统的系统参数模型；

根据所述系统参数模型，确定系统参数模型的最大截止频率；

确定所述双环伺服系统的随动误差指标；

根据所述随动误差指标与所述最大截止频率，调节所述双环伺服系统的刚度；

其中，所述构建伺服系统的系统参数模型包括：

建立所述双环伺服系统的控制对象的传递函数P(s)；

建立所述双环伺服系统的控制器的传递函数C(s)；

根据所述传递函数P(s)与所述传递函数C(s)，按照如下公式确定所述系统参数模型的开环传递函数L(s)：

L(s)＝C(s)P(s)

其中，s为拉普拉斯变换因子；

其中，所述双环伺服系统包括位置环、电流环；所述根据所述系统参数模型，确定所述系统参数模型的最大截止频率，包括：

获取所述电流环的滞后时间常数以及所述位置环的控制周期；

获取所述开环传递函数的刚度参数以及与所述开环传递函数相对应的相角裕度；

根据所述滞后时间常数、所述控制周期、所述刚度参数以及所述相角裕度确定所述最大截止频率；

其中，所述根据所述滞后时间常数、所述控制周期、所述刚度参数以及所述相角裕度确定所述最大截止频率，包括：

按照如下公式计算所述最大截止频率：

其中，ω_dcmax为系统参数模型的最大截止频率，Q表示传递函数L(s)的刚度参数，

为系统相角裕度，T_R1为电流环滞后时间常数，T_APR为位置环控制周期；

其中，所述双环伺服系统的随动误差指标包括均方根误差值和增量式均方根误差值；所述确定双环伺服系统的随动误差指标，包括：

获取整定子周期内位置随动误差Δθ；

按照如下公式计算整定子周期内位置随动误差的均方根误差值E_RMSE：

按照如下公式计算整定子周期内位置随动误差的增量式均方根误差值E_FRMSE：

其中，n代表第n个子周期，Δθ(i)为子周期第i个子周期的位置随动误差，m为子周期的误差计算时刻总数，即一个子周期内有时刻1至m，k_m为子周期第k_m时刻；

其中，所述根据所述随动误差指标与所述最大截止频率，调节所述双环伺服系统的刚度，包括：

获取前一整定子周期均方根误差值E_RMSE(n-1)；

获取当前整定子周期增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)；

根据所述均方根误差值E_RMSE(n-1)与所述增量式均方根误差值E_FRMSE(n,k_m)的大小关系，确定所述双环伺服系统的系统状态；

在所述系统状态为不稳定的情况下，即刻缩小当前截止频率，并结束系统整定过程；

在所述系统状态为稳定的情况下，根据所述最大截止频率设置系统刚度步长，在子周期末尾以所述系统刚度步长增加系统刚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制对象包括电机；所述建立所述双环伺服系统的控制对象的传递函数P(s)包括：

获取系统整体转动惯量、阻尼系数和所述电机的电磁转矩常数；

根据所述系统整体转动惯量、所述阻尼系数和所述电磁转矩常数，按照如下公式建立所述传递函数P(s)：

其中，K_t为电磁转矩常数，J为系统整体转动惯量，B为阻尼系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器包括比例积分控制器、相位超前补偿器、二阶低通滤波器，其中，所述二阶低通滤波器与所述比例积分控制器和所述相位超前补偿器串联连接；所述建立所述双环伺服系统的控制器的传递函数C(s)包括：

获取所述比例积分控制器的传递函数G_PI(s)、所述相位超前补偿器的传递函数G_Lead(s)以及所述二阶低通滤波器的传递函数G_LPF(s)；

根据所述传递函数G_PI(s)、所述传递函数G_Lead(s)和所述传递函数G_LPF(s)，按照如下公式建立所述传递函数C(s)：

C(s)＝G_PI(s)×G_Lead(s)×G_LPF(s)

其中，s为拉普拉斯变换因子。

4.一种用于双环伺服系统刚度整定的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在运行所述程序指令时，执行如权利要求1至3任一项所述的用于双环伺服系统刚度整定的方法。

5.一种双环伺服系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的用于双环伺服系统刚度整定的装置。

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