摘要：根据交流伺服系统的控制性能评价需求，在综合比较了ise，iae，itae等性能评价指标的特性后，设计了一种ⅱtae（改进的itae指标）作为伺服系统的控制性能评价指标，利用该指标设计了基于坐标轮换算法的伺服控制参数自整定模型，并进行了实时仿真研究，结果表明：iitae性能评价指标具有较好的适用性，坐标轮换算法是获取伺服系统优化控制参数的高效途径。

关键词：伺服；性能评价指标；坐标轮换算法；自整定

中图分类号：tp273+．24    文献标志码：a    文章编号：1001-6848( 2010) 02-0070-04

    伺服系统广泛采用pid调节为基础的控制策略，系统控制性能的好坏主要决定于设置的pid控制参数。为了保证系统获得良好的伺服性能，控制参数必须根据伺服系统实际工作状态进行适当的整定，参数整定不当不仅使伺服系统无法工作在****状态，同时还会引起系统震荡，甚至会对实际系统造成损害。

    速度环控制参数整定是伺服系统参数整定的重要部分，由于负载或工作状态的改变，导致伺服系统速度环节的固有特性发生变化，因此，在上述情况发生后必须对伺服系统的控制参数进行重新整定，才能使伺服系统保持良好的控制性能。

在实际应用中，伺服控制参数墼定一项极其繁琐的过程，一般由操作人员通过对实际系统进行反复调试后获取的，整定过程很大程度上依赖于人的经验，很难在短时间内确定一个对系统实用的有效参数。

  为了能够高效地进行伺服控制参数整定，必须建立一个可以量化的伺服控制性能评价指标，以便能够快速、准确、全面地对交流伺服系统的控制性能做出评价，并可以此作为伺服系统不同控制参数组合优劣的评判标准。伺服控制参数整定的目的是获取使系统具有优良控制性能的控制参数组合，因此，在建立了合适的伺服系统评价指标后，参数整定过程可以转化为求取为以控制参数为变量，评价指标为目标函数的极值解。

  从上述分析可知，伺服系统的控制参数整定可以理解以评价指标为目标函数的优化过程，优化结果即为某种工作状态下的****伺服控制性能，****性能对应的坐标变量即为需要整定的伺服控制参数。

    坐标轮换是一种快速的参数优化方法，非常适合于多变量的优化问题求解过程。伺服系统的参数数目不多，可以通过坐标轮换算法对其进行优化，以此可以完成伺服系统的参数自动整定。

    坐标轮换法的核心使把多变量的优化问题轮流地转化为单变量的优化问题，对于ⅳ维问题，就是先将n-i个变量固定不动，只对第一个变量进行一维搜索，得到第一个****点，然后再换一个变量，同样进行一维搜索而得到第二个****点，如此继续下去，直到完成一个循环，对n个变量轮换完毕而得到第个****点，完成一轮计算，如果计算结果满足不了给定的收敛要求，则从上一轮的最末点开始做下一轮计算，如此继续下去，直到收敛到****点为止。对于交流伺服系统，一般采用如式(1)所示的pi控制结构，其控制参数为e，t。

   

    故伺服系统的控制参数整定过程可以认为以kp，e为变量，控制性能评价指标j为目标函数的二元参数优化过程。因此，不妨对基于生标轮换方法的二元函数寻优过程进行讨论：

  设二元函数为：j (x)=f（x1，x2），极值点存在区间为。ai≤xl≤b1和a2≤x2≤b2。对于每个确定函数值，都有一条等高线(目标函数j(x)等于某些常数值时的点的连线称为等高线）与之对应，如图1所示。

    设初始点为x⁽⁰⁾=(x1⁽⁰⁾，x2⁽⁰⁾)，由初始点出发，先固定x1(x1=x1 ⁽⁰⁾ )不变，变动x2且求以x2为单变量的目标函数的****点x1⁽¹⁾=(x1⁽¹⁾，x2⁽¹⁾)；然后固定x2（即x2= x2⁽¹⁾）不变，变动x1且求得以x1为单变量