基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法

2023-04-26 10:45:56 2

專利名稱：基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法
技術領域：
本發明涉及一種直流電機速度控制方法，特別涉及一種基於直流電機速 度控制的控制對象參數識別方法。
背景技術：
直流電機速度控制必須採用閉環控制才能獲得優良的速度控制性能。直 流電機速度控制系統由控制器、功率驅動單元、被控對象以及速度檢測傳感器 組成，其中被控對象包括直流電機和它所帶機械負載。只有對被控對象進行定 性認識才能決定設計什麼樣的控制器，只有對被控對象參數進行定量識別才能 對控制器參數準確調整。目前，公知的現有技術中的控制器，如應用廣泛的
PID (比例積分微分)控制器，並不是首先確定被控對象參數，而是直接釆用 試湊法或經驗法調整控制器比例控制參數、積分控制參數和微分控制參數。因 此，控制器參數的調整比較盲目，直流電機速度控制系統的調試費時費力，速 度控制性能難以滿足要求，有些甚至根本無法對速度進行控制。因此，直流電 機速度控制時，如何識別被控對象參數，則是現有技術有待解決的問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷提出一種基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法。
本發明基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法，包括下列步驟:
(1) 採用階躍信號發生器輸出的階躍信號；
(2) 採用功率驅動單元接收所述階躍信號輸出驅動電流；
(3) 採用直流電機及負載接收所述驅動電流驅動負載運行；
(4) 採用速度檢測傳感器測量直流電機及負載得到速度信號；
(5) 採用記錄儀器接收所述階躍信號和速度信號，並建立速度與時間的 坐標系和階躍信號與時間的坐標系；
(6) 過速度信號穩態幅值C作一條平行於時間軸的直線；
(7) 將階躍信號幅值M除以速度輸出信號穩態幅值C，得到被控對象
的等效阻尼參數K;
(8) 過原點對速度信號曲線作切線與上述第6步所述的直線相交與一點
S;
(9) 過上述交點S向下作垂線與時間軸相交，垂線與時間軸的交點的坐
標值為T;
(10) 將上述等效阻尼參數K和上述垂線與時間軸的交點的坐標值T相 乘，得到被控對象等效慣量參數A。
本發明在直流電機速度控制設計和調試時不僅可以節省精力和時間，而 且可獲得良好的靜態性能和動態性能。


圖1:本發明控制系統框圖； 圖2:本發明輸出階躍信號圖； 圖3:本發明輸出速度信號圖。
具體實施例方式
如圖l所示。本發明基於的直流電機速度控制的控制對象參數識別系統， 包括階躍信號發生器101，功率驅動單元102，直流電機及負載103，速度檢測 傳感器104和記錄儀器105，其中階躍信號發生器101的輸出端分別與功率驅 動單元102的輸入端、記錄儀器105的一個輸入端連接，功率驅動單元102的 輸出端接直流電機及負載103的輸入端，直流電機及負載103的輸出端接速度 檢測傳感器104的輸入端，速度檢測傳感器104的輸出端接記錄儀器105的另 一個輸入端。
結合圖1、圖2和圖3敘述本發明的基於直流電機速度控制的控制對象參 數識別方法，包括下列步驟
(1) 採用階躍信號發生器101輸出的階躍信號；
(2) 採用功率驅動單元102接收所述階躍信號輸出驅動電流；
(3) 採用直流電機及負載103接收所述驅動電流驅動負載運行；
(4) 採用速度檢測傳感器104測量直流電機及負載103得到速度信號；
(5) 採用記錄儀器105接收所述階躍信號和速度信號，並建立速度與時間的坐標系和階躍信號與時間的坐標系；
(6) 過速度信號穩態幅值C作一條平行於時間軸的直線；
(7) 將階躍信號幅值M除以速度輸出信號穩態幅值C，得到被控對象 的等效阻尼參數K;
(8) 過原點對速度信號曲線作切線與上述第6步所述的直線相交與一點
S;
(9) 過上述交點S向下作垂線與時間軸相交，垂線與時間軸的交點的坐
標值為T;
(10) 將上述等效阻尼參數K和上述垂線與時間軸的交點的坐標值T相 乘，得到被控對象等效慣量參數A。
得到上述直流電機速度控制時被控對象的等效慣量參數I和等效阻尼參數 D之後，直流電機速度控制器就可以根據這兩個被控對象參數進行設計和調 整。
權利要求
1. 一種基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法，其特徵在於包括下列步驟(1)採用階躍信號發生器(101)輸出的階躍信號；(2)採用功率驅動單元(102)接收所述階躍信號輸出驅動電流；(3)採用直流電機及負載(103)接收所述驅動電流驅動負載運行；(4)採用速度檢測傳感器(104)測量直流電機及負載(103)得到速度信號；(5)採用記錄儀器(105)接收所述階躍信號和速度信號，並建立速度與時間的坐標系和階躍信號與時間的坐標系；(6)過速度信號穩態幅值C作一條平行於時間軸的直線；(7)將階躍信號幅值M除以速度輸出信號穩態幅值C，得到被控對象的等效阻尼參數K；(8)過原點對速度信號曲線作切線與上述第6步所述的直線相交與一點S；(9)過上述交點S向下作垂線與時間軸相交，垂線與時間軸的交點的坐標值為T；(10)將上述等效阻尼參數K和上述垂線與時間軸的交點的坐標值T相乘，得到被控對象等效慣量參數A。
全文摘要
本發明公布了一種基於直流電機速度控制的控制對象參數識別方法，屬直流電機速度控制方法。本發明採用階躍信號發生器觸發功率驅動單元驅動電機帶動負載運行；採用速度傳感器檢測電機速度信號並與階躍信號分別建立與時間的坐標，過速度信號穩態幅值C作一條平行於時間軸的直線；將階躍信號幅值M除以速度輸出信號穩態幅值C，得到被控對象的等效阻尼參數K；過原點對速度信號曲線作切線與上述直線相交與一點S；過上述交點S向下作垂線與時間軸相交，垂線與時間軸的交點的坐標值為T；將上述等效阻尼參數K和上述垂線與時間軸的交點的坐標值T相乘，得到被控對象等效慣量參數A。本發明具有良好的靜態性能和動態性能。
文檔編號H02P7/00GK101510746SQ200810195268
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者曾文火, 朱鵬程 申請人:江蘇科技大學