【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动控制，具体涉及一种伺服电机自动控制方法。
技术介绍
1、伺服电机主要由定子和转子构成。定子上有两个绕组，励磁绕组和控制绕组，其内部的转子是永磁铁或感应线圈，属于导磁材料，转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。同时伺服电机自带编码器，驱动器实时的接受到编码器的反馈信号，再根据反馈值与目标值进行比较来调整转子转动的角度。现有的伺服电机主要采用pid进行控制，但是直接采用pid控制伺服电机存在前期响应速度慢，后期稳定性差的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种伺服电机自动控制方法解决了采用pid对伺服电机进行控制，存在前期响应速度慢，后期稳定性差的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种伺服电机自动控制方法，包括以下步骤：
3、s1、采集伺服电机的当前转子转动速度；
4、s2、判断当前转子转动速度与目标转动速度的差值的绝对值是否小于目标差，若是，则跳转至步骤s4，若否，则跳转至步骤s3；
5、s3、根据当前转子转动速度与目标转动速度的差值，基于速度调节模型，对伺服电机的转子转动速度进行调节，并跳转至步骤s1；
6、s4、采用三层速度控制模型对伺服电机的转子转动速度进行稳定控制。
7、进一步地，所述s3中速度调节模型的表达式为：
8、，
9、其中，vcc为s3中调节后的转子转动速度，vc为当前转子转动速度，v
10、上述进一步地方案的有益效果为：本专利技术中当前转子转动速度vc大于目标转动速度vo时，根据当前转子转动速度vc和目标转动速度vo的距离，按两者相差的比例进行下降；本专利技术中当前转子转动速度vc小于目标转动速度vo时，根据当前转子转动速度vc和目标转动速度vo的距离，按两者相差的比例进行上升，提高响应的速度，尽快达到目标范围。
11、进一步地，所述s4中三层速度控制模型包括：第一层速度控制子模型、第二层速度控制子模型、第三层速度控制子模型和输出调整子模型；
12、所述第一层速度控制子模型用于根据目标转动速度与转子转动的实际速度的差值，计算每次稳定控制的第一层控制量；
13、所述第二层速度控制子模型用于根据第一层控制量和反馈的历史第二层控制量，计算每次稳定控制的第二层控制量；
14、所述第三层速度控制子模型用于根据第二层控制量，计算每次稳定控制的第三层控制量；
15、所述输出调整子模型用于采用稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值对第三层控制量进行补偿，得到每次稳定控制的执行量。
16、上述进一步地方案的有益效果为：本专利技术中设置了三层速度控制子模型，在第二层速度控制子模型中还设置了反馈环路，用于进一步为模型增加稳定性，同时考虑历史控制量，防止过度调节。本专利技术中设置了三层速度控制子模型，通过多层控制的方式，分层增强执行量，增加模型对速度控制的稳定性，减少静态误差，同时设置输出调整子模型，对输出进行补偿，提高模型控制的精度。
17、进一步地，所述第一层速度控制子模型的表达式为：
18、，
19、其中，r1n为第n次输出的第一层控制量，ɑ1为第一比例系数，β1为第一积分系数，en-1为第n-1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值，em-1为第m-1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值，m和n为稳定控制次数的编号。
20、进一步地，所述第二层速度控制子模型的表达式为：
21、，
22、其中，r2n为第n次输出的第二层控制量，r1n为第n次输出的第一层控制量，ɑ2为第二比例系数，β2为第二积分系数，r2n-1为第n-1次输出的第二层控制量，r1m为第m次输出的第一层控制量，r2m-1为第m-1次输出的第二层控制量，m和n为稳定控制次数的编号。
23、进一步地，所述第三层速度控制子模型的表达式为：
24、，
25、其中，r3n为第n次输出的第三层控制量，r2m-1为第m-1次输出的第二层控制量，r2n为第n次输出的第二层控制量，r2n-1为第n-1次输出的第二层控制量，ɑ3为第三比例系数，β3为第三积分系数，γ为微分系数。
26、进一步地，所述输出调整子模型的表达式为：
27、，
28、其中，zn为第n次输出的执行量，r3n为第n次输出的第三层控制量，arctan为反正切函数，en-1为第n-1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值，| |为绝对值，θ为比例系数。
29、进一步地，所述第一比例系数ɑ1、第一积分系数β1、第二比例系数ɑ2、第二积分系数β2、第三比例系数ɑ3、第三积分系数β3和微分系数γ的获取方法为：
30、a1、对第一比例系数ɑ1、第一积分系数β1、第二比例系数ɑ2、第二积分系数β2、第三比例系数ɑ3、第三积分系数β3和微分系数γ赋予初值；
31、a2、采用三层速度控制模型对伺服电机的转子转动速度进行稳定控制t时间，其中，t为一段时间；
32、a3、采集伺服电机的转子转动速度，得到稳定控制后的速度；
33、a4、计算在t时间中末尾几次稳定控制后的速度与目标转动速度的差值，构建差值向量，q={e1,…, ei,… ei}，其中，q为差值向量，e1为第1次稳定控制后的差值，ei为第i次稳定控制后的差值，ei为第i次稳定控制后的差值，i为末尾几次稳定控制的次数；
34、a5、计算差值向量的震荡值和差值均值；
35、a6、根据震荡值对第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2和第三比例系数ɑ3进行调节；
36、a7、根据差值均值对第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3和微分系数γ进行调节。
37、进一步地，所述a5中差值向量的震荡值的计算公式为：
38、，，
39、其中，u为震荡值，tanh为双曲正切函数，ei为第i次稳定控制后的差值，i为末尾几次稳定控制的次数，e为差值均值，i为末尾几次稳定控制次数的编号；
40、在震荡值大于震荡阈值时，对第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2和第三比例系数ɑ3进行调节，具体调节公式为：
41、，
42、其中，ɑc为调节后的第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2或第三比例系数ɑ3，ɑ为调节前的第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2或第三比例系数ɑ3。
43、进一步地，所述a7中在差值均值大于差值阈值时，对第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3和微分系数γ进行调节，具体调节公式为：
44、，
45、其中，hc为调节后的第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3或微分系数γ，e为差值均值，h为调节前的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种伺服电机自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述S3中速度调节模型的表达式为：
3.根据权利要求1所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述S4中三层速度控制模型包括：第一层速度控制子模型、第二层速度控制子模型、第三层速度控制子模型和输出调整子模型；
4.根据权利要求3所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述第一层速度控制子模型的表达式为：
5.根据权利要求4所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述第二层速度控制子模型的表达式为：
6.根据权利要求5所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述第三层速度控制子模型的表达式为：
7.根据权利要求6所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述输出调整子模型的表达式为：
8.根据权利要求7所述的伺服电机自动控制方法，其特征在于，所述第一比例系数ɑ1、第一积分系数β1、第二比例系数ɑ2、第二积分系数β2、第三比例系数ɑ3、第三积分系数β3和微分系数γ的获取方法为：
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