计算机应用 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (10): 2944-2947.DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02944

• 典型应用 • 上一篇    下一篇

伺服电机的预测控制与比例-积分-微分控制

黄玉钏1,2,曲道奎2,3,徐方2,3,任晓磊4   

  1. 1. 中国科学院 研究生院 北京100039
    2. 中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室,沈阳 110016
    3. 新松机器人自动化股份有限公司, 沈阳 110168
    4. 华北制药河北华民药业有限责任公司, 石家庄 052165
  • 收稿日期:2012-04-11 修回日期:2012-05-15 发布日期:2012-10-23 出版日期:2012-10-01
  • 通讯作者: 黄玉钏
  • 作者简介:黄玉钏(1985-),男,河北石家庄人,博士研究生,主要研究方向:机器人学、智能控制;曲道奎(1961-),男,山东青州人,研究员,博士,主要研究方向:机器人学、智能系统;徐方(1962-),男,浙江杭州人,研究员,硕士,主要研究方向:机器人学、自动控制技术;任晓磊(1984-),男,河北石家庄人,初级工程师,主要研究方向:电机控制、变频器。
  • 基金资助:
    国家科技重大专项

Model predictive control and PID control on servo motor

HUANG Yu-chuan1,2,QU Dao-kui2,3,XU Fang2,3,REN Xiao-lei4   

  1. 1. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
    2. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang Liaoning 110016, China
    3. SIASUN Robot and Automation Company Limited, Shenyang Liaoning 110168, China
    4. North China Pharmaceutical Hebei Hua Min Pharmaceutical Company Limited, Shijiazhuang Hebei 050000, China
  • Received:2012-04-11 Revised:2012-05-15 Online:2012-10-23 Published:2012-10-01
  • Contact: HUANG Yu-chuan

摘要: 为完成伺服电机平稳而快速的控制,根据预测控制方法中动态矩阵控制原理,提出了基于动态矩阵的预测控制和比例-积分-微分(PID)控制的伺服电机的控制方案。分析了交/直流伺服电机三环控制的统一模型,用预测控制器设计了伺服电机的电流环,提出了利用上升时间和稳态值确定电流环等效惯性环节的方法,最后用PID控制器设计了速度环和位置环。计算和仿真结果表明,电流环的等效惯性环节时间常数与-ln(0.368)成反比,该预测控制和PID混合控制可以很好地实现伺服电机平稳快速的运行。

关键词: 伺服电机, 预测控制, 动态矩阵, 电流环, 比例-积分-微分

Abstract: With the purpose of stabilization control of servo motor, according to the dynamic matrix control principle, a servo motor control scheme was put forward using dynamic matrix control and Proportion-Integration-Differentiation (PID) control. Then, the unification model for direct/alternating servo model was analyzed; dynamic matrix control was used to design the current loop; rise time and stabilization value were used to form equivalent inertial element, and PID method was used to realize the control of speed loop and position loop. The calculation and simulation results show that the constant time of equivalent inertial element is in the inverse ratio of -ln(0.386); that the controller designed by PID mixed with Model Predictive Control (MPC) can well make the servo motor run smoothly and fast.

Key words: servo motor, Model Predictive Control (MPC), dynamic matrix, current loop, Proption-Integration-Differentiation (PID)