基于iitae評價指標的交流伺服系統參數自動整定研究
陳鵬展，唐小琦，任清榮
（華中科技大學國家數控系統工程技術研究中心，武漢430074）
摘要：根據交流伺服系統的控制性能評價需求，在綜合比較了ise，iae，itae等性能評價指標的特性后，設計了一種ⅱtae（改進的itae指標）作為伺服系統的控制性能評價指標，利用該指標設計了基于坐標輪換算法的伺服控制參數自整定模型，并進行了實時仿真研究，結果表明：iitae性能評價指標具有較好的適用性，坐標輪換算法是獲取伺服系統優化控制參數的高效途徑。
關鍵詞：伺服；性能評價指標；坐標輪換算法；自整定
中圖分類號：tp273+．24 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 02-0070-04
0引 言
伺服系統廣泛采用pid調節為基礎的控制策略，系統控制性能的好壞主要決定于設置的pid控制參數。為了保證系統獲得良好的伺服性能，控制參數必須根據伺服系統實際工作狀態進行適當的整定，參數整定不當不僅使伺服系統無法工作在****狀態，同時還會引起系統震蕩，甚至會對實際系統造成損害。
速度環控制參數整定是伺服系統參數整定的重要部分，由于負載或工作狀態的改變，導致伺服系統速度環節的固有特性發生變化，因此，在上述情況發生后必須對伺服系統的控制參數進行重新整定，才能使伺服系統保持良好的控制性能。
在實際應用中，伺服控制參數墼定一項極其繁瑣的過程，一般由操作人員通過對實際系統進行反復調試后獲取的，整定過程很大程度上依賴于人的經驗，很難在短時間內確定一個對系統實用的有效參數。
為了能夠高效地進行伺服控制參數整定，必須建立一個可以量化的伺服控制性能評價指標，以便能夠快速、準確、全面地對交流伺服系統的控制性能做出評價，并可以此作為伺服系統不同控制參數組合優劣的評判標準。伺服控制參數整定的目的是獲取使系統具有優良控制性能的控制參數組合，因此，在建立了合適的伺服系統評價指標后，參數整定過程可以轉化為求取為以控制參數為變量，評價指標為目標函數的極值解。
1 基于坐標輪換的參數優化算法
從上述分析可知，伺服系統的控制參數整定可以理解以評價指標為目標函數的優化過程，優化結果即為某種工作狀態下的****伺服控制性能，****性能對應的坐標變量即為需要整定的伺服控制參數。
坐標輪換是一種快速的參數優化方法，非常適合于多變量的優化問題求解過程。伺服系統的參數數目不多，可以通過坐標輪換算法對其進行優化，以此可以完成伺服系統的參數自動整定。
坐標輪換法的核心使把多變量的優化問題輪流地轉化為單變量的優化問題，對于ⅳ維問題，就是先將n-i個變量固定不動，只對第一個變量進行一維搜索，得到第一個****點，然后再換一個變量，同樣進行一維搜索而得到第二個****點，如此繼續下去，直到完成一個循環，對n個變量輪換完畢而得到第個****點，完成一輪計算，如果計算結果滿足不了給定的收斂要求，則從上一輪的最末點開始做下一輪計算，如此繼續下去，直到收斂到****點為止。對于交流伺服系統，一般采用如式(1)所示的pi控制結構，其控制參數為e，t。
故伺服系統的控制參數整定過程可以認為以kp，e為變量，控制性能評價指標j為目標函數的二元參數優化過程。因此，不妨對基于生標輪換方法的二元函數尋優過程進行討論：
設二元函數為：j (x)=f（x1，x2），極值點存在區間為。ai≤xl≤b1和a2≤x2≤b2。對于每個確定函數值，都有一條等高線(目標函數j(x)等于某些常數值時的點的連線稱為等高線）與之對應，如圖1所示。
設初始點為x (0)=(x1 (0)，x2 (0))，由初始點出發，先固定x1(x1=x1 (0) )不變，變動x2且求以x2為單變量的目標函數的****點x1 (1)=(x1 (1)，x2 (1))；然后固定x2（即x2= x2 (1)）不變，變動x1且求得以x1為單變量 |
