CN115378328B - 伺服驱动器控制器参数自适应调整方法 - Google Patents

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CN115378328B CN202210927167.7A CN202210927167A CN115378328B CN 115378328 B CN115378328 B CN 115378328B CN 202210927167 A CN202210927167 A CN 202210927167A CN 115378328 B CN115378328 B CN 115378328B
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Abstract

本发明属于驱动器控制技术领域，具体涉及伺服驱动器控制器参数自适应调整方法及装置。所述方法包括：建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数。其通过构建多个模拟镜像电机和虚拟伺服驱动器的方式来模拟伺服电机和伺服驱动器的运行，以此来判断是否需要进行伺服电机的参数自适应调整，提升了参数调整的精度，同时保证了同步性。

Description

伺服驱动器控制器参数自适应调整方法
技术领域
本发明属于驱动器控制技术领域，具体涉及伺服驱动器控制器参数自适应调整方法。
背景技术
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，是传动技术的高端产品。
当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置三闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。
以速度闭环控制为例，在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1)测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速；2)用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。
由此可见，在伺服器控制中，如何准确获取相应的参数，以及对参数的精确控制是关键。传统技术中所使用的传感器获取参数，然后进行闭环控制无法保证精度和同步性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供伺服驱动器控制器参数自适应调整方法，其通过构建多个模拟镜像电机和虚拟伺服驱动器的方式来模拟伺服电机和伺服驱动器的运行，以此来判断是否需要进行伺服电机的参数自适应调整，提升了参数调整的精度，同时保证了同步性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
伺服驱动器控制器参数自适应调整方法，所述方法执行以下步骤：
步骤S1：建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；
步骤S2：在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；
步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；
步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；
步骤S5：将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；
步骤S6：主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；
步骤S7：获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整。
进一步的，所述步骤S1中建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机的方法包括：获取目标伺服电机的物理参数，并基于所述物理参数，通过计算机建模的方式建立目标伺服电机的三个虚拟模型；所述步骤S1中的当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机的物理参数均相同。
进一步的，所述步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数的方法执行以下步骤：使用如下公式，生成目标伺服电机的预测参数：
Figure BDA0003780023520000031
其中，N为实时获取到的目标伺服电机的运行参数；H为当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数；Prediction为生成的目标伺服电机的预测参数。
进一步的，所述步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器的方法执行以下步骤：获取伺服驱动器的控制器的物理参数，并基于控制器的物理参数，通过计算机建模的方式建立伺服驱动器的两个虚拟模型；所述步骤S4中的为主虚拟控制器和从虚拟控制器的物理参数均相同。
进一步的，所述步骤S5中将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数的方法包括：将控制器参数放大A倍，A的取值范围为：5～7；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数的方法包括：将控制器参数缩小B倍，B的取值范围为：5～7；同时，需满足
Figure BDA0003780023520000032
进一步的，所述步骤S7中获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率的方法包括：使用如下公式计算偏移率：
Figure BDA0003780023520000041
Figure BDA0003780023520000042
其中，Rate为计算得到的偏移率；Z1，Z2和Z3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器作用后的运行参数；C1，C2和C3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过从虚拟控制器作用后的运行参数；a1为伺服驱动器的比例增益；Si为增益调整系数，S1＝0.3，S2＝0.5，S3＝1；f为伺服电机频率，ni为频率调整系数，n1＝3，n2＝4.5，n3＝6。
进一步的，所述步骤S7中基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整的方法包括：若计算出的偏移率超过设定的阈值，则将控制器参数乘以偏移率得到调整后的控制器参数，实现自适应调整；若计算出的偏移率在设定的阈值范围内，则判断当前的控制器参数不需要调整。
进一步的，所述方法还包括：当控制器进行参数的自适应调整后，伺服驱动器进行反馈调整，以使得自身的位置保持不变。
进一步的，所述装置包括：虚拟电机构建单元，配置用于建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；控制器参数获取单元，配置用于在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；参数生成单元，配置用于基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；镜像控制器构建单元，配置用于建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；参数变换单元，配置用于将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；所述主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；参数调整单元，配置用于获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整。
进一步的，所述装置还包括：反馈调节单元，配置用于在伺服驱动器进行了参数的自适应调整后，进行自身位置的调整，以使得自身位置保持不变，具体包括：根据当前速度和固定位置按照预设规划方式计算变化位置，所述预设规划方式为余弦轨迹规划方式；当所述伺服驱动器的当前位置达到所述变化位置时，以所述预设规划方式确定从所述变化位置运动到所述固定位置过程中的位置变化曲线；以所述位置变化曲线为调节目标进行闭环调节确定变化量，同时根据位置变化曲线确定变化趋势，以变化率和变化量的乘积作为设定变化值控制伺服驱动器，以使所述伺服驱动器从所述变化位置运动至所述固定位置。
本发明的伺服驱动器控制器参数自适应调整方法，具有如下有益效果：
1.保证了同步性：在伺服驱动器进行参数自适应调整时，通过预测参数的生成来保证同步性。预测参数是基于当前实时获取的参数生成的，这样做可以避免在进行参数自适应调整判断时导致的延迟，因为基于预测参数，可以使得生成的参数自适应调整结果能够适应实时的下一个时刻的状态，从而保证实时性和同步性。
2.精确度高：本发明在进行参数自适应调整时，基于两个生成的主控制器和从控制器来计算偏移率，以此来进行参数自适应调整。这种方式，既可以保证不会出现虚警情况下的参数自适应调整，即在没有必要进行参数自适应调整的情况下进行调整；又可以在参数自适应调整时，由于是基于两个进行了扩张和缩放的数据进行，可以使得数据结果更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的伺服驱动器控制器参数自适应调整方法的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的伺服驱动器控制器参数自适应调整方法及装置的主控制器和从控制器在相对应的参数作用下的曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
实施例1
伺服驱动器控制器参数自适应调整方法，所述方法执行以下步骤：
步骤S1：建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；
步骤S2：在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；
步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；
步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；
步骤S5：将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；
步骤S6：主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；
步骤S7：获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整。
具体的，步骤S1中生成的三个模拟镜像电机为计算机模拟生成。三个模拟电机的参数相同，均为目标伺服电机的镜像，以此为后续参数调整提供准备。
步骤S2中目标伺服电机在运行过程中将对应一个伺服驱动器。伺服驱动器在运行过程中通过速度闭环来改善伺服电机的速度。
在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。
步骤S3中，实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的伺服电机的运行参数作为后续参数调整的依据。之所以获取上一时刻的运行参数，可以提升参数调整的精确性。通过上一时刻的运行参数，即历史的运行参数进行数据的预测和判断是一种常见的数据预测方法。而当前数据可以基于一种模型生成预测数据。以此基于历史数据、当前数据和预测数据来进行参数调整，提升结果的准确率。
步骤S4中，建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器。主虚拟控制器和从虚拟控制器的作用在于，分别基于不同的变换后的数据来进行参数的运行模拟。
步骤S5中进行参数扩张变换和缩放变换的意义在于扩张变换后的参数可以使得参数的幅度变大，参数幅度变大后将能够更加展现参数的特征。同理缩放变化的意义也在于此，缩放变换后使得参数的特征变小，这样就可以从两个方向来综合参数的变化。
步骤S6中主虚拟控制器利用扩张变换后的参数分别作用三个模拟虚拟机，以发现在这种情况下，其运行状态的变化。然后从控制器也响应的作用，观察运行状态的变化。
这样可以从不同的方向和维度来判断，以此提升准确率。
步骤S7中，通过偏移率的计算方式，可以降低虚警的概率。
实施例2
在上一实施例的基础上，所述步骤S1中建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机的方法包括：获取目标伺服电机的物理参数，并基于所述物理参数，通过计算机建模的方式建立目标伺服电机的三个虚拟模型；所述步骤S1中的当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机的物理参数均相同。
具体的，在伺服驱动器进行参数自适应调整时，通过预测参数的生成来保证同步性。预测参数是基于当前实时获取的参数生成的，这样做可以避免在进行参数自适应调整判断时导致的延迟，因为基于预测参数，可以使得生成的参数自适应调整结果能够适应实时的下一个时刻的状态，从而保证实时性和同步性。
本发明在进行参数自适应调整时，基于两个生成的主控制器和从控制器来计算偏移率，以此来进行参数自适应调整。这种方式，既可以保证不会出现虚警情况下的参数自适应调整，即在没有必要进行参数自适应调整的情况下进行调整；又可以在参数自适应调整时，由于是基于两个进行了扩张和缩放的数据进行，可以使得数据结果更加准确。
实施例3
在上一实施例的基础上，所述步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数的方法执行以下步骤：使用如下公式，生成目标伺服电机的预测参数：
Figure BDA0003780023520000091
其中，N为实时获取到的目标伺服电机的运行参数；H为当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数；Prediction为生成的目标伺服电机的预测参数。
具体的，通过这种方式生成的预测参数，综合了前一时刻的运行参数，且根据参数的变化，来适用不同的公式，提升了预测参数的准确率。
实施例4
在上一实施例的基础上，所述步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器的方法执行以下步骤：获取伺服驱动器的控制器的物理参数，并基于控制器的物理参数，通过计算机建模的方式建立伺服驱动器的两个虚拟模型；所述步骤S4中的为主虚拟控制器和从虚拟控制器的物理参数均相同。
具体的，主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
实施例5
在上一实施例的基础上，所述步骤S5中将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数的方法包括：将控制器参数放大A倍，A的取值范围为：5～7；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数的方法包括：将控制器参数缩小B倍，B的取值范围为：5～7；同时，需满足
Figure BDA0003780023520000101
具体的，伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
实施例6
在上一实施例的基础上，所述步骤S7中获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率的方法包括：使用如下公式计算偏移率：
Figure BDA0003780023520000102
其中，Rate为计算得到的偏移率；Z1，Z2和Z3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器作用后的运行参数；C1，C2和C3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过从虚拟控制器作用后的运行参数；a1为伺服驱动器的比例增益；Si为增益调整系数，S1＝0.3，S2＝0.5，S3＝1；f为伺服电机频率，ni为频率调整系数，n1＝3，n2＝4.5，n3＝6。
实施例7
在上一实施例的基础上，所述步骤S7中基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整的方法包括：若计算出的偏移率超过设定的阈值，则将控制器参数乘以偏移率得到调整后的控制器参数，实现自适应调整；若计算出的偏移率在设定的阈值范围内，则判断当前的控制器参数不需要调整。
具体的，交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
实施例8
在上一实施例的基础上，所述方法还包括：当控制器进行参数的自适应调整后，伺服驱动器进行反馈调整，以使得自身的位置保持不变。
实施例9
在上一实施例的基础上，所述装置包括：虚拟电机构建单元，配置用于建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；控制器参数获取单元，配置用于在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；参数生成单元，配置用于基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；镜像控制器构建单元，配置用于建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；参数变换单元，配置用于将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；所述主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；参数调整单元，配置用于获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整。
实施例10
在上一实施例的基础上，所述装置还包括：反馈调节单元，配置用于在伺服驱动器进行了参数的自适应调整后，进行自身位置的调整，以使得自身位置保持不变，具体包括：根据当前速度和固定位置按照预设规划方式计算变化位置，所述预设规划方式为余弦轨迹规划方式；当所述伺服驱动器的当前位置达到所述变化位置时，以所述预设规划方式确定从所述变化位置运动到所述固定位置过程中的位置变化曲线；以所述位置变化曲线为调节目标进行闭环调节确定变化量，同时根据位置变化曲线确定变化趋势，以变化率和变化量的乘积作为设定变化值控制伺服驱动器，以使所述伺服驱动器从所述变化位置运动至所述固定位置。
具体的，直流伺服电机可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器，更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。调速性好，单位重量和体积下，输出功率最高，大于交流电机，更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元来完成，即将本发明实施例中的单元或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元，以完成以上描述的全部或者单元功能。对于本发明实施例中涉及的单元、步骤的名称，仅仅是为了区分各个单元或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件单元、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“另一部分”等是配置用于区别类似的对象，而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者单元/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者单元/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术标记作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非配置用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.伺服驱动器控制器参数自适应调整方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：
步骤S1：建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；
步骤S2：在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；
步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；
步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；
步骤S5：将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；
步骤S6：主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；
步骤S7：获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整；
所述步骤S1中建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机的方法包括：获取目标伺服电机的物理参数，并基于所述物理参数，通过计算机建模的方式建立目标伺服电机的三个虚拟模型；所述步骤S1中的当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机的物理参数均相同；
所述步骤S4：建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器的方法执行以下步骤：获取伺服驱动器的控制器的物理参数，并基于控制器的物理参数，通过计算机建模的方式建立伺服驱动器的两个虚拟模型；所述步骤S4中的主虚拟控制器和从虚拟控制器的物理参数均相同；
所述步骤S7中获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率的方法包括：使用如下公式计算偏移率：
Figure FDA0004213256450000021
其中，Rate为计算得到的偏移率；Z1，Z2和Z3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器作用后的运行参数；C1，C2和C3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过从虚拟控制器作用后的运行参数；a1为伺服驱动器的比例增益；Si为增益调整系数，S1＝0.3，S2＝0.5，S3＝1；f为伺服电机频率，ni为频率调整系数，n1＝3，n2＝4.5，n3＝6。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3：基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数的方法执行以下步骤：使用如下公式，生成目标伺服电机的预测参数：
Figure FDA0004213256450000031
其中，N为实时获取到的目标伺服电机的运行参数；H为当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数；Prediction为生成的目标伺服电机的预测参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数的方法包括：将控制器参数放大A倍，A的取值范围为：5～7；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数的方法包括：将控制器参数缩小B倍，B的取值范围为：5～7；同时，需满足
Figure FDA0004213256450000032
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7中基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整的方法包括：若计算出的偏移率超过设定的阈值，则将控制器参数乘以偏移率得到调整后的控制器参数，实现自适应调整；若计算出的偏移率在设定的阈值范围内，则判断当前的控制器参数不需要调整。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当控制器进行参数的自适应调整后，伺服驱动器进行反馈调整，以使得自身的位置保持不变。
6.伺服驱动器控制器参数自适应调整装置，其特征在于，所述装置包括：虚拟电机构建单元，配置用于获取目标伺服电机的物理参数，并基于所述物理参数，通过计算机建模的方式建立目标伺服电机的三个虚拟模型，作为目标伺服电机的三个模拟镜像电机，分别为当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；所述当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机的物理参数均相同；控制器参数获取单元，配置用于在处于同一伺服系统内的目标伺服电机和与其对应的伺服驱动器运行过程中，实时获取目标伺服电机的运行参数和伺服驱动器的控制器参数；参数生成单元，配置用于基于实时获取到的目标伺服电机的运行参数和当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数，生成目标伺服电机的预测参数；将当前时刻的上一时刻获取到的目标伺服电机的运行参数作为历史参数；将当前时刻实时获取到的目标伺服电机的运行参数为当前参数；镜像控制器构建单元，配置用于获取伺服驱动器的控制器的物理参数，并基于控制器的物理参数，通过计算机建模的方式建立伺服驱动器的两个虚拟模型，以此建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器；所述主虚拟控制器和从虚拟控制器的物理参数均相同；参数变换单元，配置用于将实时获取到的控制器参数进行扩张变换，以得到主参数；将实时获取到的控制器参数进行缩放变换，以得到从参数；所述缩放变换和扩张变换的倍数互为倒数；所述主虚拟控制器调用主参数，按照顺序，分别依次作用于当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机；在经过设定的时间范围后，从虚拟控制器调用从参数，按照顺序，分别依次作用于预测模拟镜像电机、当前模拟镜像电机和历史模拟镜像电机；参数调整单元，配置用于获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率；基于计算得到的偏移率，判断当前的控制器参数是否需要调整；若需要进行调整，则基于计算得到的偏移率进行自适应调整；
所述建立目标伺服电机的三个模拟镜像电机的方法包括：获取目标伺服电机的物理参数，并基于所述物理参数，通过计算机建模的方式建立目标伺服电机的三个虚拟模型；所述当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机的物理参数均相同；
所述建立伺服驱动器的控制器的两个镜像控制器，分别作为主虚拟控制器和从虚拟控制器的方法执行以下步骤：获取伺服驱动器的控制器的物理参数，并基于控制器的物理参数，通过计算机建模的方式建立伺服驱动器的两个虚拟模型；所述主虚拟控制器和从虚拟控制器的物理参数均相同；
所述获取当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器和从虚拟控制器作用后的运行参数，以此计算偏移率的方法包括：使用如下公式计算偏移率：
Figure FDA0004213256450000061
其中，Rate为计算得到的偏移率；Z1，Z2和Z3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过主虚拟控制器作用后的运行参数；C1，C2和C3分别代表当前模拟镜像电机、历史模拟镜像电机和预测模拟镜像电机在经过从虚拟控制器作用后的运行参数；a为伺服驱动器的比例增益；Si为增益调整系数，S1＝0.3，S2＝0.5，S3＝1；f为伺服电机频率，ni为频率调整系数，n1＝3，n2＝4.5，n3＝6。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：反馈调节单元，配置用于在伺服驱动器进行了参数的自适应调整后，进行自身位置的调整，以使得自身位置保持不变，具体包括：根据当前速度和固定位置按照预设规划方式计算变化位置，所述预设规划方式为余弦轨迹规划方式；当所述伺服驱动器的当前位置达到所述变化位置时，以所述预设规划方式确定从所述变化位置运动到所述固定位置过程中的位置变化曲线；以所述位置变化曲线为调节目标进行闭环调节确定变化量，同时根据位置变化曲线确定变化趋势，以变化率和变化量的乘积作为设定变化值控制伺服驱动器，以使所述伺服驱动器从所述变化位置运动至所述固定位置。
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