摘要：提出了一种交流伺服系统二自由度速度控制器的增益自调整技术。该方案集参数自识别、模糊推理、特征量辨识等技术为一体，对于机械负载转动惯量的变化，系统能自动地经过模型识别和参数调整，将交流伺服系统速度控制器的增益调节到比较满意的值，在交流永磁同步电机伺服系统上的实验结果证明该技术方案是有效的。

关键词：交流伺服系统；自动调整控制器；模糊推进；二自由度控制

中图分类号：tm921. 541    文献标识码：a    文章编号：1001-6848(2000)04-0019-05   

    在伺服驱动系统的实际应用中，由于机械负载和系统的配合问魉，通常需要人为地调整控制器的结构和参数，这一繁琐的工作不仅要求使用者有专门的知识，且很难做到伺服控制性能****化。因此，实现伺服系统的参数自动调整功能是实际应用的迫切需要。

    目前在交流伺服系统产品中采用的自动调整技术主要分为两类：一是基于模型的调整技术[1-2]二是基于知识的调整技术[3-4] 基于模型的自调整技术利用外加的测试信号，根据系统的模型结构辨识发生变化的参数，计算控制器的结构和参数。这种方法计算量较大，一般要求伺服系统采用高速的微处理器，并且辨识的精度因控制结构复杂也有一定的限制。基于知识的自调整技术，是根据预先确定好的实际经验规则和观测的实时控制效果，对控制作用进行评价并确定控制器的参数，这种方法对系统模型结构要求不高，但对规律知识要求较高，通常需要大量精确的实际调整知识，以期能包含系统响应的各种变化，因此对调整后参数的可信度需要反复验证，并且因调整初始值的设定和调整规则的原因，调整次数较多。

    本文提出了一种将模型识别技术和模糊知识推理技术相结合的二自白度速度控制器参数自调整方案。该方案通过简单快速的模型识别设置控制器的初始结构和参数，然后利用模糊推理技术测试系统的控制效果，对速度控制器结构和参数自动调整。该方案有效地将“模型”和“知识”、“控制”和“效果”结合起来，对于变化的负载，经过简单的识别和调整，可以将控制器的增益调整到比较满意。实验结果表明，该方案适用于一般的交流伺服系统，可以将机械负载的惯量比提高到1: 10以上，有效地改善系统的使用性能。

    图1示出了模糊自调整控制器的结构框图。

    其中控制器由3部分组成：控制器、自识别控制器和自调整机构。控制器部分为速度调节器，采用指令前馈型2自由度控制(ipfc)方式，其结构图如图2所示.

  控制器的调整是先以抗扰动****化决定控制器常数，然后依据指令跟踪特性要求确定前馈增益kf，从结构上看，这种控制器结构比一般的pi形式

控制结构复杂，并且需要调整的控制参数多达3个，但它具有很强的结构组合优势和相对独立的控制参数，使得控制器调节比较容易；自识别控制器用于识别负载特性和机械转动惯量，并设置控制器初始调整值，根据机械运动方程式（这里假设负载的力矩是不变的常数）可得转动惯量：

 

   利用数字式伺服系统的软件伺服功能，对速度控制器的输出限幅值进行动态修正，使系统得以在恒定的输出力矩作用下实现加速过程，并测量出加速时间，那么可得转动惯量的估算表达式为：

 

    在确定了伺服系统的机械时间常数或负载转动惯量以后，就可以根据事先建立的控制器结构和参数库，选择一组控制器参数作为自调整速度控制器的初始设定值，其中参数包括比例增益、积分增益、前馈增益和加减速时间；自调整机构是模糊自调整控制器