一种伺服系统中伺服电动机的控制方法及系统与流程

    技术2025-03-27  37


    本发明涉及伺服电动机控制,具体是涉及一种伺服系统中伺服电动机的控制方法及系统。


    背景技术:

    1、伺服系统是一种闭环控制系统,用于精确控制位置、速度或力量等参数,它通常包括伺服电动机、传感器、控制器和执行机构等组件,伺服系统通常使用位置传感器与速度传感器来获取电动机的实时状态,这些反馈信号用于闭环控制,确保系统能够达到期望的运动精度和稳定性。

    2、现有的伺服电动机的控制方法过于局限化,不能进行实时的动态调整,导致参数在进行调整的过程中容易出错,数据调整的精准度不高,灵活性不强。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,提供一种伺服系统中伺服电动机的控制方法及系统,本技术方案解决了上述的问题。

    2、为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:

    3、一种伺服系统中伺服电动机的控制方法及系统,包括:

    4、控制系统设定电机需要达到的目标值;

    5、实时获取电机运行数据;

    6、基于设定目标与实时数据,计算控制指令,并转换为输出控制信号;

    7、实时监控电机运行状态,基于实时运行参数与历史运行参数,建立实时参数优化模型;

    8、基于实时参数优化模型,对参数进行动态调整,使电机达到目标范围。

    9、优选地,所述控制系统设定电机需要达到目标具体包括:

    10、确定目标参数,所述目标参数包括目标转速、目标扭矩、目标位置以及目标功率;

    11、设置控制策略,所述控制策略包括开环控制、闭环控制以及自适应控制;

    12、将目标参数输入到控制系统中,作为参考信号;

    13、选择控制模式,所述控制模式包括速度控制、位置控制与扭矩控制;

    14、在控制器中输入设定值,配置相关参数;

    15、确认最终目标设定,并进入系统正式运行阶段。

    16、优选地,所述实时获取电机运行数据具体包括:

    17、采集电机传感器内的数据;

    18、在边缘节点进行边缘节点数据处理,使用云端存储大容量数据;

    19、边缘节点数据处理公式为:

    20、

    21、其中,为当前时刻的输出值,当前时刻的输入值;为上一时刻 的输出值,是滤波器的系数。

    22、优选地,所述基于设定目标与实时数据,计算控制指令,并转换为输出控制信号具体包括:

    23、计算设定目标值与实时数据之间的误差;

    24、根据误差值,计算控制指令,所述控制指令包括比例、积分与微分;

    25、基于控制指令,进行pid控制计算;

    26、基于pid控制计算将控制指令转化为电机的输入电压,调整其运行状态。

    27、优选地,所述基于控制指令,进行pid控制计算具体包括:

    28、其中,pid控制计算公式为:

    29、

    30、式中,为在时刻的输出信号,为在时刻设定目标与实时测量值之间的差值,为比例增益,为积分增益,为微分增益,为从时间0到时间 的误差值的累计总和,为误差随时间的变化率。

    31、计算设定目标值与实时数据之间的误差具体包括:

    32、其中,误差计算公式为:

    33、

    34、式中,为在时刻的误差,为在时刻设定的目标值,是在时刻的实际测量值t。

    35、优选地,所述实时监控电机运行状态,基于实时运行参数与历史运行参数,建立实时参数优化模型具体包括:

    36、实时获取电机的运行参数;

    37、将时间域的振动信号转换为频域信号;

    38、基于频域信号,提取振动信号中的特征,求出振动均方根作为振动特征;

    39、计算电机的热量;

    40、基于振动数据和发热数据来评估整体负载状态;

    41、建立分析预测模型,使用历史数据进行电机的趋势分析和预测。

    42、所述建立分析预测模型,使用历史数据进行电机的趋势分析和预测具体包括:

    43、分析预测模型公式为:

    44、

    45、式中,是频域信号,为时域信号,为时间变量,是频率变量,是虚数单位,是频率的角频率部分,表示积分变量的微分元素,是振动均方根,是第个振动信号的采样值,是样本数量,是热量,是发热系数,是电机的功率,为负载综合评分,和是权重系数,是在时刻的负载预测值,是回归系数,是在时刻的实际值;

    46、根据负载状态和预测结果设置预警阈值;

    47、其中,阈值计算公式为:

    48、

    49、式中,为阈值,为均值,为标准差,为常数项

    50、当预测值超出阈值时,发出警告。

    51、优选地,所述基于实时参数优化模型,对参数进行动态调整,使电机达到目标范围具体包括:

    52、基于分析预测模型预测结果,来对电机参数进行调整;

    53、引入动态调整机制,基于实时数据与预测数据动态更新模型参数;

    54、其中,动态调整公式为:

    55、

    56、式中,为在时间时刻的参数估计值,为在时间时刻的参数估计值,为增益因子,为在时间时刻的目标值,为在时间 时刻的特征向量,为当前特征和之前的参数的预测值,为实际观测值与预测值之间的差异。

    57、一种伺服系统中伺服电动机的控制系统,控制系统包括:

    58、目标设定模块:用于控制系统设定电机需要达到的目标值;

    59、数据获取模块:数据获取模块与目标设定模块电性连接,所述数据获取模块用于实时获取电机运行数据;

    60、控制指令输出模块:控制指令输出模块与数据获取模块和目标设定模块电性连接,所述控制指令输出模块用于基于设定目标与实时数据,计算控制指令,并转换为输出控制信号;

    61、参数分析优化模块:参数分析优化模块与控制指令输出模块、数据获取模块和目标设定模块电性连接,所述参数分析优化模块用于实时监控电机运行状态,基于实时运行参数与历史运行参数,建立实时参数优化模型;

    62、参数实时调整模块:参数实时调整模块与参数分析优化模块、控制指令输出模块、数据获取模块和目标设定模块电性连接,所述参数实时调整模块用于基于实时参数优化模型,对参数进行动态调整,使电机达到目标范围。

    63、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

    64、本发明提出对电动机运行参数进行分析与预测,基于预测结果,对电机参数进行实时的动态调整,导致参数在进行调整的过程中不容易出错,使数据调整的精准度更高,灵活性更强,带来更好的使用前景,延长了电动机的使用寿命,使电动机的智能性更强。



    技术特征:

    1.一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,控制方法包括:

    2.根据权利要求1所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,所述基于设定目标与实时数据,计算控制指令,并转换为输出控制信号具体包括:

    3.根据权利要求2所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,所述基于控制指令,进行pid控制计算具体包括:

    4.根据权利要求3所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,计算设定目标值与实时数据之间的误差具体包括:

    5.根据权利要求4所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,所述实时监控电机运行状态,基于实时运行参数与历史运行参数,建立实时参数优化模型具体包括:

    6.根据权利要求5所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,所述建立分析预测模型,使用历史数据进行电机的趋势分析和预测具体包括:

    7.根据权利要求6所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,所述基于实时参数优化模型,对参数进行动态调整,使电机达到目标范围具体包括:

    8.一种伺服系统中伺服电动机的控制系统,用于实现如权利要求1所述的一种伺服系统中伺服电动机的控制方法,其特征在于,控制系统包括:


    技术总结
    本发明公开了一种伺服系统中伺服电动机的控制方法及系统,涉及伺服电动机控制技术领域,包括:控制系统设定电机需要达到的目标值;实时获取电机运行数据;基于设定目标与实时数据,计算控制指令,并转换为输出控制信号;实时监控电机运行状态,基于实时运行参数与历史运行参数,建立实时参数优化模型;基于实时参数优化模型,对参数进行动态调整,使电机达到目标范围。本发明通过对电动机运行参数进行分析与预测,基于预测结果,对电机参数进行实时的动态调整,导致参数在进行调整的过程中不容易出错,使数据调整的精准度更高,灵活性更强,带来更好的使用前景,延长了电动机的使用寿命,使电动机的智能性更强。

    技术研发人员:王少飞,潘安远,章辉,方磊,李院生,李飞,张颖
    受保护的技术使用者:浙江德欧电气技术股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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