基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法及系统，方法包括：采用分数阶迭代学习算法对设定的电机运行速度值进行跟踪，得到速度控制量；通过矩阵变换法对速度控制量进行坐标变换，得到电机的三相电流控制值；检测电机运行的三相电流；根据电机的三相电流控制值和电机运行的三相电流，得到电机三相电压的弱电信号；将电机三相电压的弱电信号进行扩大处理，得到电机三相电压的强电信号以进行伺服电机的控制。系统包括速度控制模块、矢量变换模块、电流检测模块、电流控制模块和逆变模块。本发明专利技术的实时性高且能够让电机在扰动的情况下保持稳定的运行速度，可靠性高，可广泛应用于伺服电机控制技术领域。

Servo motor control method and system based on Fractional Order Iterative Learning

The invention discloses a servo motor control method and system based on Fractional Order Iterative learning. The method includes: tracking the set motor speed value by fractional order iterative learning algorithm to obtain the speed control quantity; coordinate transformation of the speed control quantity by matrix transformation method to obtain the three-phase current control of the motor. According to the three-phase current control value of the motor and the three-phase current of the motor, the weak current signal of the three-phase voltage of the motor is obtained; the weak current signal of the three-phase voltage of the motor is expanded to obtain the strong electric signal of the three-phase voltage of the motor for the control of the servo motor. The system includes speed control module, vector conversion module, current detection module, current control module and inverter module. The invention has high real-time performance, stable running speed under disturbance and high reliability, and can be widely used in the field of servo motor control technology.

【技术实现步骤摘要】
基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法及系统
本专利技术涉及伺服电机控制
，尤其是基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法及系统。
技术介绍
在实际工业中存在很多具有重复运动过程的系统，如制造业中的数控加工、机器人焊接以及注塑机成型加工等。这些生产设备都具有一个典型的特征：在大批量生产中，总是重复同样的运动，具有重复生产过程。现有的加工设备只考虑当前加工批次的产品质量，而没有考虑大批量产品的一致性和重复精度。而影响产品一致性的因素有：周围环境的变化(如温度、湿度等)、机械器件的磨损以及其他不确定因素干扰。现有设备采用的控制技术只是单一的前馈控制或者反馈控制算法，致使产品在单批次的质量稳定性和多批次的一致性无法得到保证。现有的电机控制技术基本都是采用误差跟踪控制方法，即先设定一个参考值，然后把设定值转换成电机的执行信号(如电压)，接着利用传感器采集电机的执行状态，并将执行状态转换成与设定值对应的执行信号，将转换得到的执行信号与设定值比较，把比较结果(即跟踪误差)作为被控量，最终利用某种算法(如PID等)实现快速跟踪设定值，进而保持电机的运行状态。这种误差跟随控制方法针对恒定参考值具有较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：采用分数阶迭代学习算法对设定的电机运行速度值进行跟踪，得到速度控制量；通过矩阵变换法对速度控制量进行坐标变换，得到电机的三相电流控制值；检测电机运行的三相电流；根据电机的三相电流控制值和电机运行的三相电流，得到电机三相电压的弱电信号；将电机三相电压的弱电信号进行扩大处理，得到电机三相电压的强电信号以进行伺服电机的控制。

【技术特征摘要】
1.基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：采用分数阶迭代学习算法对设定的电机运行速度值进行跟踪，得到速度控制量；通过矩阵变换法对速度控制量进行坐标变换，得到电机的三相电流控制值；检测电机运行的三相电流；根据电机的三相电流控制值和电机运行的三相电流，得到电机三相电压的弱电信号；将电机三相电压的弱电信号进行扩大处理，得到电机三相电压的强电信号以进行伺服电机的控制。2.根据权利要求1所述的基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：所述采用分数阶迭代学习算法对设定的电机运行速度值进行跟踪，得到速度控制量这一步骤，包括以下步骤：通过编码器检测电机运行角度；根据电机运行角度，采用差分法计算电机实际运行速度值；根据电机实际运行速度值，采用分数阶迭代学习算法计算速度控制量。3.根据权利要求2所述的基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：所述根据电机实际运行速度值，采用分数阶迭代学习算法计算速度控制量这一步骤中，所述速度控制量的计算公式为：其中，uk(t)为第k个周期的第t时刻的速度控制量；uk-1(t)为第k-1个周期的第t时刻的速度控制量；uk(t-1)为第k个周期的第t-1时刻的速度控制量；uk-1(t-1)为第k-1个周期的第t-1时刻的速度控制量；α和β是学习系数；ek(t)是第k个周期的第t时刻的跟随误差；为ek(t)的γ阶导数；为ek(t)的τ阶导数；所述跟随误差ek(t)的定义式为：ek(t)＝Vrk(t)-Vbk(t)，Vrk(t)为第k个周期的第t时刻的电机运行速度设定值；Vbk(t)为第k个周期的第t时刻的电机实际运行速度值。4.根据权利要求1所述的基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：所述检测电机运行的三相电流这一步骤，包括以下步骤：通过霍尔传感器或者电流互感器检测电机运行的三相电流；将检测到的三相电流转换成电流的弱电信号。5.根据权利要求1所述的基于分数阶迭代学习的伺服电机控制方法，其特征在于：所述根据电机的三相电流控制值和电机运行的三相电流，得到电机三相电压的弱电信号这一步骤，具体为：根据电机的三相电流控制值和电机运行的三相电流，采用分数阶控制算法计算电机三相电压的弱电信号，所述电机三相电压的计算公式为：其中，ux是电机第x相电压；sign||为符号函数；eix是电机第x相电流误差值；为eix的π阶导数；k是误差系数；所述电流误差值eix的定义式为：eix＝I...

【专利技术属性】
技术研发人员：张碧陶，姚科，高福荣，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44