用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域，特別是涉及一種用于控制伺服電動機(jī)的物理信 息系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伺服電動機(jī)控制器作為一種對電動機(jī)的控制設(shè)備已得到廣泛使用，具有明顯的節(jié) 能與出色的位置速度控制功能，例如中小型驅(qū)動器可以應(yīng)用于生產(chǎn)線傳動和注塑機(jī)的電動 機(jī)驅(qū)動，甚至新能源汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)。但是在使用的過程中，驅(qū)動器或者控制器對不同 的電動機(jī)具有不同的控制參數(shù)設(shè)置，對不同的負(fù)載又具有不同的控制參數(shù)設(shè)置。這在實際 生產(chǎn)中引起很多復(fù)雜的問題，參數(shù)調(diào)節(jié)不好可能直接引起電機(jī)損壞，甚至徹底損壞整個電 機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)。
[0003] 總的來說，技術(shù)中伺服電動機(jī)控制器對伺服電動機(jī)的控制調(diào)節(jié)與檢測診斷主要存 在以下問題:一、每個電動機(jī)都要由經(jīng)驗豐富的人員通過控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)，不同的用戶 會遇到各種各樣的調(diào)節(jié)難題，不僅難以調(diào)節(jié)，而且浪費了很多寶貴的生產(chǎn)時間；二、目前很 多電動機(jī)控制器不支持自主檢測與故障診斷功能，而比較高級的驅(qū)動器雖然存在檢測與故 障診斷功能，但是檢測和診斷范圍比較小，而且大多數(shù)是故障已發(fā)生時才會提醒，極大地影 響生產(chǎn)效率;三、在工業(yè)生產(chǎn)中，電動機(jī)驅(qū)動器很少連接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，不能利用更多資源提 高生產(chǎn)效率和控制性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供用于控制伺服電動機(jī)的物理信息 系統(tǒng)，本發(fā)明的另一目的是提供用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)的控制方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)，包括以太網(wǎng)、服務(wù)器、主控計算機(jī)以及多個 分別用于控制一伺服電動機(jī)的伺服電動機(jī)控制器，所述伺服電動機(jī)控制器、服務(wù)器和主控 計算機(jī)通過以太網(wǎng)相互連接；
[0007] 所述伺服電動機(jī)控制器用于對伺服電動機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制并采集伺服電動機(jī)的電 機(jī)參數(shù)后與自身的控制器參數(shù)一起發(fā)送到服務(wù)器，所述服務(wù)器用于存儲多個伺服電動機(jī)的 電機(jī)參數(shù)以及每個伺服電動機(jī)對應(yīng)的伺服電動機(jī)控制器的控制器參數(shù)，所述主控計算機(jī)用 于根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)，對多個伺服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制器進(jìn) 行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警，同時進(jìn)行實時推理并對伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實時控 制。
[0008] 進(jìn)一步，所述電機(jī)參數(shù)包括伺服電動機(jī)的型號、運行時長、工作總時長、故障報警 情況、工作電流、工作電壓和負(fù)載參數(shù)，所述控制器參數(shù)包括控制器的比例增益、微分增益 和積分增益。
[0009] 進(jìn)一步，所述服務(wù)器包括第一通信模塊、第一控制模塊和用于存儲多個伺服電動 機(jī)的電機(jī)參數(shù)以及每個伺服電動機(jī)對應(yīng)的伺服電動機(jī)控制器的控制器參數(shù)的存儲模塊，所 述第一控制模塊分別與存儲模塊和第一通信模塊連接，所述第一通信模塊通過以太網(wǎng)分別 與主控計算機(jī)和多個伺服電動機(jī)控制器連接。
[0010] 進(jìn)一步，所述主控計算機(jī)包括第二通信模塊、第二控制模塊、自動控制算法模塊以 及人工智能算法模塊，所述第一控制模塊分別與第二通信模塊、自動控制算法模塊和人工 智能算法模塊連接，所述第二通信模塊通過以太網(wǎng)分別與服務(wù)器和多個伺服電動機(jī)控制器 連接;所述自動控制算法模塊用于根據(jù)電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)進(jìn)行實時推理并獲得對伺服 電動機(jī)控制器的實時控制參數(shù)，所述人工智能算法模塊用于根據(jù)電機(jī)參數(shù)對伺服電動機(jī)和 伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警。
[0011] 進(jìn)一步，所述第二控制模塊用于：
[0012] 對連接上的伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實時檢測，并在檢測到存在不能識別的伺服電 動機(jī)控制器時，從服務(wù)器中查詢是否存在與該伺服電動機(jī)控制器同類型的控制器，若是，則 獲取所述同類型的控制器對應(yīng)的控制器參數(shù)，并下發(fā)到該伺服電動機(jī)控制器中，反之，自適 應(yīng)設(shè)定該伺服電動機(jī)控制器的控制器參數(shù)并下發(fā)到該伺服電動機(jī)控制器中。
[0013]進(jìn)一步，所述自動控制算法模塊具體用于：
[0014] 針對伺服電動機(jī)控制器輸出到伺服電動機(jī)的每個控制輸出值，獲取對應(yīng)的輸入到 伺服電動機(jī)的控制輸入值，并計算其誤差值e后，計算一段時間內(nèi)的誤差值積分Τ ΙΤΑΕ，同時 獲取伺服電動機(jī)首次響應(yīng)控制器調(diào)節(jié)后的最大速度誤差值eA以及經(jīng)過預(yù)設(shè)時間后的速度 誤差值e B后，根據(jù)預(yù)設(shè)推理規(guī)則調(diào)節(jié)伺服電動機(jī)控制器的比例增益、微分增益或積分增益；
[0015] 所述預(yù)設(shè)推理規(guī)則為:根據(jù)誤差值e、最大速度誤差值eA、速度誤差值ΘΒ以及誤差值 積分TITAE的不同數(shù)值范圍，采用預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)范圍和預(yù)設(shè)步長對比例增益、微分增益或積分增 益進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0016] 所述人工智能算法模塊具體用于：
[0017] 根據(jù)每個伺服電動機(jī)的工作總時長的數(shù)值范圍，實時診斷伺服電動機(jī)以及對應(yīng)的 伺服電動機(jī)控制器是否需要進(jìn)行維護(hù)；
[0018] 以及
[0019] 根據(jù)每個伺服電動機(jī)的工作電流的數(shù)值范圍，實時診斷伺服電動機(jī)是否存在電流 故障，若是，則進(jìn)行實時預(yù)警。
[0020] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是：
[0021] 所述的用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：
[0022] 分別采用多個伺服電動機(jī)控制器實時對相應(yīng)的伺服電動機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制并采集 伺服電動機(jī)的電機(jī)參數(shù)后與自身的控制器參數(shù)一起發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行存儲；
[0023] 主控計算機(jī)根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)，對多個伺服電動機(jī)和伺 服電動機(jī)控制器進(jìn)行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警，同時進(jìn)行實時推理并對伺服電動機(jī)控 制器進(jìn)行實時控制。
[0024] 進(jìn)一步，所述主控計算機(jī)根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)，對多個伺 服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警的步驟，包括：
[0025] 主控計算機(jī)根據(jù)每個伺服電動機(jī)的工作總時長的數(shù)值范圍，實時診斷伺服電動機(jī) 以及對應(yīng)的伺服電動機(jī)控制器是否需要進(jìn)行維護(hù)；
[0026] 以及
[0027] 主控計算機(jī)根據(jù)每個伺服電動機(jī)的工作電流的數(shù)值范圍，實時診斷伺服電動機(jī)是 否存在電流故障，若是，則進(jìn)行實時預(yù)警。
[0028] 進(jìn)一步，所述主控計算機(jī)根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)進(jìn)行實時推 理并對伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實時控制的步驟，包括以下兩個步驟中的至少一個：
[0029] 步驟1，主控計算機(jī)對連接上的伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實時檢測，并在檢測到存在 不能識別的伺服電動機(jī)控制器時，從服務(wù)器中查詢是否存在與該伺服電動機(jī)控制器同類型 的控制器，若是，則獲取所述同類型的控制器對應(yīng)的控制器參數(shù)，并下發(fā)到該伺服電動機(jī)控 制器中，反之，自適應(yīng)設(shè)定該伺服電動機(jī)控制器的控制器參數(shù)并下發(fā)到該伺服電動機(jī)控制 器中；
[0030] 步驟2,針對伺服電動機(jī)控制器輸出到伺服電動機(jī)的每個控制輸出值，獲取對應(yīng)的 輸入到伺服電動機(jī)的控制輸入值，并計算其誤差值后，根據(jù)獲得的誤差值進(jìn)行實時推理并 對應(yīng)調(diào)節(jié)伺服電動機(jī)控制器的控制參數(shù)。
[0031]進(jìn)一步，所述步驟2,其具體為：
[0032]針對伺服電動機(jī)控制器輸出到伺服電動機(jī)的每個控制輸出值，獲取對應(yīng)的輸入到 伺服電動機(jī)的控制輸入值，并計算其誤差值e后，計算一段時間內(nèi)的誤差值積分ΤΙΤΑΕ，同時 獲取伺服電動機(jī)首次控制器調(diào)節(jié)后的最大速度誤差值e A以及經(jīng)過預(yù)設(shè)時間后的速度誤差 值eB后，根據(jù)預(yù)設(shè)推理規(guī)則調(diào)節(jié)伺服電動機(jī)控制器的比例增益、微分增益或積分增益；
[0033]所述預(yù)設(shè)推理規(guī)則是根據(jù)誤差值e、最大速度誤差值eA、速度誤差值eB以及誤差值 積分TITAE的不同數(shù)值范圍，采用預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)范圍和預(yù)設(shè)步長對比例增益、微分增益或積分增 益進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0034]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)，包括 以太網(wǎng)、服務(wù)器、主控計算機(jī)以及多個分別用于控制一伺服電動機(jī)的伺服電動機(jī)控制器，伺 服電動機(jī)控制器、服務(wù)器和主控計算機(jī)通過以太網(wǎng)相互連接;伺服電動機(jī)控制器用于對伺 服電動機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制并采集伺服電動機(jī)的電機(jī)參數(shù)后與自身的控制器參數(shù)一起發(fā)送到 服務(wù)器，服務(wù)器用于存儲多個伺服電動機(jī)的電機(jī)參數(shù)以及每個伺服電動機(jī)對應(yīng)的伺服電動 機(jī)控制器的控制器參數(shù)，主控計算機(jī)用于根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)，對 多個伺服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警，同時進(jìn)行實時推 理并對伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實時控制。本物理信息系統(tǒng)可以將伺服電動機(jī)在不同工業(yè)應(yīng) 用中的伺服電動機(jī)控制器的控制器參數(shù)和電機(jī)參數(shù)在服務(wù)器中進(jìn)行共享，實現(xiàn)了跨地區(qū)的 聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)共享等功能，使用者可以直接下載這些參數(shù)進(jìn)行控制器調(diào)節(jié)，而且本物理信息 系統(tǒng)還可以對伺服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行在線檢測，以及自動地對伺服電動機(jī)控 制器的控制參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)整，調(diào)整效率高，耗時短，使用簡便且安全可靠。
[0035]本發(fā)明的另一有益效果是:本發(fā)明的用于控制伺服電動機(jī)的物理信息系統(tǒng)的控制 方法，包括以下步驟:分別采用多個伺服電動機(jī)控制器實時對相應(yīng)的伺服電動機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié) 控制并采集伺服電動機(jī)的電機(jī)參數(shù)后與自身的控制器參數(shù)一起發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行存儲;主 控計算機(jī)根據(jù)服務(wù)器所存儲的電機(jī)參數(shù)和控制器參數(shù)，對多個伺服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控 制器進(jìn)行在線監(jiān)測診斷并進(jìn)行實時預(yù)警，同時進(jìn)行實時推理并對伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行實 時控制。本方法可以對伺服電動機(jī)和伺服電動機(jī)控制器進(jìn)行在