伺服电机变负载自适应模糊控制方法

伺服电机变负载自适应模糊控制方法引言伺服电机是一种常见的电动机类型，它可以根据输入信号进行精确控制。

然而，在实际应用中，伺服电机常常面临变负载的情况，这会对其运行性能和稳定性产生不利影响。

为了提高伺服电机的响应速度和抗扰性能，研究者提出了变负载自适应模糊控制方法。

本文将全面、详细、完整地探讨该方法的原理、应用和优缺点。

变负载自适应模糊控制方法原理变负载自适应模糊控制方法是指通过模糊控制算法来实现对伺服电机变负载情况的自适应调节。

其原理可以概括为以下几个步骤：1.传感器数据采集：通过传感器获取伺服电机的运行参数，如速度、位置等。

2.负载检测：根据传感器数据，判断当前负载情况。

可以通过比较当前参数与标准值的差异或者使用专门的负载检测装置。

3.模糊控制规则设计：基于负载情况设计模糊控制规则。

通常情况下，负载越大，对伺服电机的响应要求越高，控制输入也应该相应调整。

模糊控制规则需要根据实际需求和经验进行设计。

4.模糊推理和调节：根据当前负载情况和模糊控制规则，使用模糊推理方法计算出最优的控制策略。

具体来说，模糊推理方法可以将模糊规则的模糊化结果进行合并和模糊推理，得到模糊输出信号。

然后，通过去模糊化方法将模糊输出信号转换为实际控制输入。

5.控制输入发送：将计算得到的控制输入发送给伺服电机，实现对变负载情况的自适应调节。

变负载自适应模糊控制方法应用变负载自适应模糊控制方法可以应用于伺服系统中，用于提高其运行性能和稳定性。

具体应用领域包括但不限于机械加工、机器人控制、自动化生产线等。

下面将介绍几个应用案例：1. 机械加工领域在机械加工领域，伺服电机常常用于控制机床的加工过程。

由于加工过程中材料性质和刀具状态的变化，负载常常发生变化。

采用变负载自适应模糊控制方法可以在加工过程中实现对负载的自动调节，提高加工效率和加工精度。

2. 机器人控制领域在机器人控制领域，伺服电机常常用于控制机器人的姿态和位置。

由于不同任务的要求不同，机器人的负载也会发生变化。

棒材送料伺服系统的模糊自适应PID控制摘要：在棒材送料伺服系统中，构建永磁同步电机和机械传动装置的全闭环伺服系统数学模型。

考虑摩擦引起的丝杠扰动，及机械和电气参数的匹配等对棒料缺陷位置的定位精度的影响，采用模糊自适应PID控制器作为位置控制器，与单纯PID控制器仿真效果相比较，系统对位置的跟踪精度大大提高，系统的动、静态特性能得到提升，说明该控制器能够满足超声探伤过程中棒材送料伺服系统的性能要求。

关键词：全闭环伺服系统；位置控制；模糊PID；超声探伤引言棒材送料伺服系统是设计的超声探伤装置的重要组成部分，是由交流伺服电机通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，来带动液压夹具组件在导轨上移动，而液压夹具夹持棒材在滚筒上移动，棒材由探头进行内部探伤，探测到棒材有内部缺陷时发生报警信号并通过运动控制卡给伺服电机发出停止脉冲指令，在液压夹具组件上安有光栅尺作为该伺服系统的位置反馈装置。

为满足探伤过程中对缺陷位置的定位精度要求，棒材送料伺服系统的稳态精度应较高，以及棒材输送过程中需要频繁的启动，响应要快速。

为提高伺服系统的性能，采用全闭环的模糊自适应PID控制器作为位置控制器，将机械传动装置考虑在位置环之内，通过反馈回路的耦合与电气伺服系统形成综合的机电系统，研究机械传动对位置控制的影响。

1.伺服系统全闭环数学模型棒材送料传动装置的结构见图1。

图1 棒材送料装置的结构简图其中θ_m为电动机轴的输出转角，J_1 〖、K〗_1为电动机轴及其上联轴器的转动惯量和扭转刚度，K_2 、J_2、θ_L、M_D为滚珠丝杠的扭转刚度、转动惯量、转角和折算到丝杠上的摩擦转矩，m、c、K_3为液压夹具组件的质量、导轨间的阻尼系数、滚珠丝杠螺母副的综合拉压刚度，f为棒材与滚筒的摩擦力。

则该系统的动力学微分方程为[1]：M_L=J_L （d θ_L）/（dt ）+C_L （dθ_L）/dt+（mgu+f）P_h/2πM_L=K_L （θ_M-θ_L）式中M_L为折算到丝杠轴上的总转矩，J_L=J_1+J_2+m（P_h/2π ） 为总转动惯量，C_L=（P_h/2π ） c为等效转动阻尼参数，u为摩擦因数，K_L=1?（（1/K_1 +1/K_2 +1/（K_3 （P_h?2π ） ）））为总当量扭转刚度。

基于模糊PID控制的直流电动机伺服系统课程：智能控制理论及其应用姓名：学号：导师：目录第一章模糊PID控制简介....................................................................... 错误!未定义书签。

1.1传统PID ........................................................................................... 错误!未定义书签。

1.2模糊PID ........................................................................................... 错误!未定义书签。

第二章直流伺服电机简介 ...................................................................... 错误!未定义书签。

2.1电动机调速控制原理 ...................................................................... 错误!未定义书签。

2.2三环控制原理 .................................................................................. 错误!未定义书签。

2.3电动机模型的建立 .......................................................................... 错误!未定义书签。

第三章模糊控制器设计 .......................................................................... 错误!未定义书签。

伺服电机调节方法
伺服电机调节方法如下：
1.初始化参数：在接线之前，需要初始化参数。

在控制卡上选好控制方式，将PID参数清零，然后让控制卡上电时默认使能信号关闭，保存此状态，确保控制卡再次上电时即为此状态。

2.接线：将控制卡断电，连接控制卡与伺服之间的信号线。

必须要接的信号线包括控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。

3.试方向：对于一个闭环控制系统，如果反馈信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。

通过控制卡打开伺服的使能信号，这时伺服应该以一个较低的速度转动，这就是所谓的“零漂”。

确认给出正数，电机正转，编码器计数增加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。

4.抑制零漂：在闭环控制过程中，零漂的存在会对控制效果有一定的影响，所以最好将其抑制住。

5.建立闭环控制：再次通过控制卡将伺服使能信号放开，在控制卡上输入一个较小的比例增益，至于多大算较小，这只能凭感觉了，如果实在不放心，就输入控制卡能允许的最小值。

第一作者:林伟杰(1977-),男,博士研究生,主要研究方向为微特电机及其控制。

控制技术及应用模糊自适应PI 控制永磁同步电机交流伺服系统林伟杰, 郑 灼, 李兴根, 林瑞光(浙江大学电气工程学院,杭州 310027)摘 要:在永磁同步电机交流伺服系统中,采用直接转矩控制及模糊自适应P I 控制构成位置伺服控制器。

S i m uli nk 仿真结果表明,该位置伺服系统有较好的动、静态性能。

主要分析了用模糊自适应P I 控制构成永磁同步电机交流伺服系统的位置环。

关键词:交流伺服电机;位置控制系统;直接转矩控制中图分类号:TM 383.4+2 文献标识码: 文章编号:1001-5531(2005)03-0010-04Study on H i gh Perfor m ance AC Servo Syste m of PM S M U si ngSelf -adjusti ng PI Control Based on Fuzzy InferencesLI N W ei -jie , Z HENG Zhuo , LI X ing-gen, L I N R ui -guang (College o f E lectrical Eng i n eering ,Zhe jiang U niversity ,H angzhou 310027Ch i n a)Ab stract :For AC servo syste m o f per m anentm agnet synchronousm o t o r(PM S M ),the positi on servo contro ller was constructed w it h direct torque contro l and se l-f ad j usti ng P I contro l based on Fuzzy inferences .T he resu lts o f S i m uli nk sho w that this sy stem has good dynam ic and static perfor m ance .T he positi on contro l l oop composed o f sel-f ad j usti ng P I contro l based on Fuzzy i n ferences i n AC servo sy stem o f per m anentm agne t synchronous mo tor w as dis -cussed emphaticaly i n t h i s paper .K ey words :AC servo electric mach ines ;positional con trol system s ;d irect torque con trol0 概 述在伺服控制器中应采用适合于电机控制的数字信号处理器(DSP)。

伺服电机调速方法
伺服电机调速方法有以下几种：
1. 位置环调速：通过将电机的位置与目标位置进行比较，计算出位置误差，根据误差大小和方向来调整电机的转速。

常用的位置环调速方法有PID控制、模糊控制等。

2. 速度环调速：通过将电机的实际速度与目标速度进行比较，计算速度误差，根据误差大小和方向来调整电机的转速。

常用的速度环调速方法有比例控制、积分控制、微分控制等。

3. 功率环调速：通过将电机的输出功率与目标功率进行比较，计算功率误差，根据误差大小和方向来调整电机的转速。

功率环调速方法常用于需要快速响应和高精度控制的应用中。

4. 扭矩环调速：通过将电机的输出扭矩与目标扭矩进行比较，计算扭矩误差，根据误差大小和方向来调整电机的转速。

扭矩环调速方法常用于需要对负载变化做出快速响应的应用中。

5. 自适应控制：通过对电机的参数进行实时估计和调整，以适应负载变化和环境变化。

自适应控制方法常用于对负载变化较大或环境变化较大的应用中。

6. 预测控制：通过对电机转速的未来发展进行预测，以便提前调整控制策略。

预测控制方法常用于需要对电机的快速动态响应和高精度跟踪的应用中。

7. 模型预测控制：通过建立电机的数学模型，根据模型进行控制策略的设计和优化。

模型预测控制方法常用于需要对电机进行复杂控制和优化的应用中。