CN108809165A - 一种交流伺服驱动器***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于伺服驱动器技术领域，公开了一种交流伺服驱动器***及控制方法，***设置的DSP数字信号处理器通过导线连接三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器，三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器通过导线连接三相永磁式同步交流伺服电机，整流滤波电路通过导线与软启动电路、三项永磁式同步交流伺服电机连接光电编码器、电流采样电路，DSP数字信号处理器与PLC控制器、触摸显示屏依次导线连接。本发明由DSP数字信号处理器操控，通过变频操作，构成速度、位移控制闭环，控制更加灵敏，启动迅速且不会对驱动器造成冲击，对电机进行速度、电流的数据采集，并将采集数据传送到DSP数字信号处理器内进行相应控制。

Description

一种交流伺服驱动器***及控制方法

技术领域

本发明属于伺服驱动器技术领域，尤其涉及一种交流伺服驱动器***及控制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前，伺服电机是指在伺服***中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

现有的伺服电机控制精确度不够高，导致伺服电机反映不够迅速；对伺服电机的速度、电流测量数据不精准，导致处理器容易发生误判；伺服电机突然启动瞬间，可能会对驱动器带来冲击。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的伺服电机控制精确度不够高，导致伺服电机反映不够迅速；对伺服电机的速度、电流测量数据不精准，导致处理器容易发生误判；伺服电机突然启动瞬间，可能会对驱动器带来冲击。

现有技术对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采样中，存在的不易构造一个未知网络的网络模型并确定模型中的各个参数，经验模型的精度较低，不够直观，过程复杂，造成伺服驱动器***控制性能差。

现有技术中，DSP数字信号处理器控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩准确性差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种交流伺服驱动器***及控制方法。

本发明是这样实现的，一种交流伺服驱动器***的控制方法，包括：

通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集；

光电编码器与电流采样电路利用傅里叶逆变换，将频域测得的散射参数变换到时域，得到时域冲击响应，反射参数对应时域反射响应，传输参数对应时域传输响应；根据反射响应和传输响应中前两个脉冲在时间轴上的位置，分别构造四个时域选通函数；利用选通函数，对时域的反射响应和传输响应进行选通，分别提取出反射响应和传输响应中的前两个脉冲；将时域选通后的时域脉冲分别通过傅里叶变换，得到频域选通数据；频域选通数据中包含了被测三相永磁式同步交流伺服电机的信息，利用得到的信息，根据公式构造补偿因子 F_cf(i)；利用下面的公式，构造补偿因子F_cf(i)：

(i＝1,2…)

G₁(i)～G₄(i)是在上步中得到的频域选通数据；R(i)是比率因子；F_cf(i)补偿因子；

利用遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数F_S11(i)和传输参数F_S21(i)；

将采集数据反馈到DSP数字信号处理器内；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制，控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制中，首先在DSP数字信号处理器节点上进行格拉布斯预处理，删除误差较大的数据，然后再利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合，最后簇首节点再以多跳的方式向基站进行数据传输，在非均匀成簇的基础上引入格拉布斯预处理来减少误差较大的数据的传输能耗，加入自适应数据聚合算法来降低簇首节点的能耗；具体有：在部署区域内随机分布一定数量的同构的 DSP数字信号处理器节点，将部署区域划分为面积大小不等的网格；在每个网格内根据节点的剩余能量选取网格内的簇首节点，其余节点根据就近原则选择性的加入簇；判断簇内的成员节点收集到的数据是否符合格拉布斯准则，满足，则认为节点是有效的，即簇首节点发送数据，否则，不发送数据；簇首节点根据自适应聚合算法聚合来自有效的成员节点的数据和自身产生的数据；簇首节点以多跳的形式向sink节点发送数据直到运行完给定的轮数；

同时经整流滤波电路升高电压，经软启动电路带动三相永磁式同步交流伺服电机旋转，使三相永磁式同步交流伺服电机启动中不会对驱动器造成冲击。

进一步，利用下面的遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数F_S11(i)和传输参数F_S21(i)：

(i＝1,2…)。

进一步，通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集中，还包括：

首先根据需要设置光电编码器与电流采样电路的测量参数，得到被测三相永磁式同步交流伺服电机整体的散射参数，包括反射参数和传输参数；

其次对散射参数进行预处理，对数据序列进行补零，进行快速傅里叶变换；根据傅里叶逆变换后时域脉冲的分布情况和分辨率的要求，选择不同的窗函数对傅里叶变换前的数据进行处理；

在利用得到的信息，根据公式构造补偿因子F_cf(i)；步骤后需要消除数据预处理，舍弃添加零点位置处的数据，得到的反射参数和传输参数除以窗函数，消除加窗产生的影响，得到最终的补偿后的反射参数F_{S11_C}(i)和传输参数 F_{S21_C}(i)：

(i＝1,2…)；

W(i)数据预处理中的窗函数。

进一步，利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合前需进行能量消耗模型的分析；

DSP数字信号处理器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d₀，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为d₀的接收点的能量消耗如下：

其中E_elec为发射电路能量消耗，ε_fs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，ε_mp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特数据的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特数据的能量消耗。

进一步，基于非均匀网格的数据聚合方法的步骤包括：

步骤一，在面积为S＝L*L的部署区域内，随机分布N个同构的无线DSP数字信号处理器节点，sink节点位于部署区域之外，节点处理整个无线DSP数字信号处理器节点网络内收集到的数据；

步骤二，非均匀成簇

sink节点位于部署区域的上方；首先部署区域X轴划分为S个泳道，所有泳道有相同的宽度w，并且每个泳道的长度与部署区域的长度相等；用从1到s 作为泳道的ID，最左端的泳道的ID为1，然后每个泳道沿着y轴划分为多个矩形网格，每个泳道中的每个网格都被定义一个水平，最下端的网格的水平为1，每个网格和每个泳道有相同的宽度w；每个泳道中网格的个数、长度与泳道到 sink的距离有关；通过设置网格的长度来调整网格的大小；针对不同的泳道，距离sink越远的泳道含有的网格数目越小；针对同一泳道，距离sink越远的网格的长度越大；A中含有S个元素，第k个元素表示在第k个泳道中网格的数目；每个网格用一个数组(i，j)作为ID，表示第i个泳道有水平j；定义S个数组表示网格的长度，第v个数组H_v表示第v个泳道中网格的长度，并且H_v的第w个元素h_vw表示网格(v，w)的长度；网格(i，j)的边界为：

o_x+(i-1)×w＜x≤o_x+i×w

非均匀网格划分好之后进行成簇阶段；算法分为很多轮进行，在每轮中选取每个网格中剩余能量最大的节点作为簇首节点，其余节点根据就近原则加入簇，然后再进行数据聚合；

步骤三，格拉布斯预处理

DSP数字信号处理器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对DSP数字信号处理器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个DSP数字信号处理器节点节点，DSP数字信号处理器节点收集到的数据为x₁,x₂,…,x_n，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足g_i≤g₀(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；

步骤四，自适应聚合算法

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个DSP数字信号处理器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的DSP数字信号处理器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；

某个簇中有个DSP数字信号处理器节点，用维列向量D＝(d₁,d₂,…,d_n)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中l_i的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中w_i为相应的权值。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述交流伺服驱动器***的控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述交流伺服驱动器***的控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的交流伺服驱动器***的控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现交流伺服驱动器***，设置有：

DSP数字信号处理器；

所述DSP数字信号处理器通过导线连接三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器，所述三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器通过导线连接三相永磁式同步交流伺服电机，整流滤波电路通过导线与软启动电路、三项永磁式同步交流伺服电机连接光电编码器、电流采样电路，所述DSP数字信号处理器与 PLC控制器、触摸显示屏依次导线连接。

进一步，所述DSP数字信号处理器通过导线连接光电编码器、电流采样电路；

所述三相正弦PWM电压型逆变器由主电路和控制电路组成，主电路包括整流器、平波电路、逆变器、制动电路，控制电路包括运算电路、驱动电路、保护电路；

所述旋转变压器由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ；转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压；

所述光电编码器为增量式光电编码器，光电编码器由光栅盘和光电探测装置组成；

所述电流采集电路是霍尔电流DSP数字信号处理器节点，电路的输出端与控制***的AD口相连。

本发明的优点及积极效果为：

本发明由DSP数字信号处理器操控，通过变频操作，构成速度、位移控制闭环，控制更加灵敏，启动迅速且不会对驱动器造成冲击；通过光电编码器、电流采样电路对电机进行速度、电流的数据精确采集，并将采集数据传送到DSP 数字信号处理器内进行相应控制。

本发明通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集中，可以测量相互级联的电路中各部分网络的时域测量参数，通过对各个网络的时域参数分别进行选通操作，可以实现对被测三相永磁式同步交流伺服电机中局部网络数据的散射参数的测量，并且消除电流采样电路中其他部分带来的误差。相比于传统方法，本发明的方法简单直观，而且具有更好的补偿结果。保证了对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流的准确数据采集，为智能控制提供保证。

本发明将采集数据反馈到DSP数字信号处理器内；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制，控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制中，首先在DSP数字信号处理器节点上进行格拉布斯预处理，删除误差较大的数据，然后再利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合，最后簇首节点再以多跳的方式向基站进行数据传输，在非均匀成簇的基础上引入格拉布斯预处理来减少误差较大的数据的传输能耗，加入自适应数据聚合算法来降低簇首节点的能耗；可对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行准确控制，达到三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩的准确控制，为三相永磁式同步交流伺服电机准确运行提供保证。

附图说明

图1是本发明实施例提供的交流伺服驱动器***的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的交流伺服驱动器***的控制方法流程图；

图中：1、触摸显示屏；2、PLC控制器；3、DSP数字信号处理器；4、三相正弦PWM电压型逆变器；5、旋转变压器；6、整流滤波电路；7、软启动电路；8、三相永磁式同步交流伺服电机；9、光电编码器；10、电流采集电路。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1、图2所示，本发明实施例提供的交流伺服驱动器***，包括：触摸显示屏1、PLC控制器2、DSP数字信号处理器3、三相正弦PWM电压型逆变器4、旋转变压器5、整流滤波电路6、软启动电路7、三相永磁式同步交流伺服电机8、光电编码器9、电流采集电路10。

所述DSP数字信号处理器3通过导线连接三项正弦PWM电压型逆变器4、旋转变压器5，所述三项正弦PWM电压型逆变器4、旋转变压器5通过导线连接三相永磁式同步交流伺服电机8，整流滤波电路6通过导线与软启动电路7、三项永磁式同步交流伺服电机8连接光电编码器9、电流采样电路10，所述DSP 数字信号处理器3与PLC控制器2、触摸显示屏1依次导线连接。

DSP数字信号处理器3通过导线连接光电编码器9、电流采样电路10。三相正弦PWM电压型逆变器4由主电路和控制电路组成，主电路包括整流器、平波电路、逆变器、制动电路，控制电路包括运算电路、驱动电路、保护电路。旋转变压器5由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。光电编码器9为增量式光电编码器，光电编码器9 由光栅盘和光电探测装置组成。电流采集电路10是霍尔电流DSP数字信号处理器节点，电路的输出将与控制***的AD口相连。

本发明的工作原理：触摸显示屏1与PLC控制器连接后，PLC控制器与DSP 数字信号处理器3连接，可与触摸显示屏1直接通讯，省去控制器，完成运动控制。通过DSP数字信号处理器3可对三相正弦PWM电压型逆变器4、旋转变压器5进行控制，进而可控制三相永磁式同步交流伺服电机8的转速、转矩。

整流滤波电路6可升高电压，通过软启动电路7带动三相永磁式同步交流伺服电机8旋转，使得三相永磁式同步交流伺服电机8启动迅速且不会对驱动器造成冲击；通过光电编码器9与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机8的转速、电流进行采集，将采集数据反馈到DSP数字信号处理器3内，进而DSP数字信号处理器3可进行相应控制。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的交流伺服驱动器***的控制方法，包括：

S101:通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集；光电编码器与电流采样电路利用傅里叶逆变换，将频域测得的散射参数变换到时域，得到时域冲击响应，反射参数对应时域反射响应，传输参数对应时域传输响应；根据反射响应和传输响应中前两个脉冲在时间轴上的位置，分别构造四个时域选通函数；利用选通函数，对时域的反射响应和传输响应进行选通，分别提取出反射响应和传输响应中的前两个脉冲；将时域选通后的时域脉冲分别通过傅里叶变换，得到频域选通数据；频域选通数据中包含了被测三相永磁式同步交流伺服电机的信息；

S102:利用遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数和传输参数；

S103:将采集数据反馈到DSP数字信号处理器内；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制，控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制中，首先在DSP数字信号处理器节点上进行格拉布斯预处理，删除误差较大的数据，然后再利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合，最后簇首节点再以多跳的方式向基站进行数据传输，在非均匀成簇的基础上引入格拉布斯预处理来减少误差较大的数据的传输能耗，加入自适应数据聚合算法来降低簇首节点的能耗；具体有：在部署区域内随机分布一定数量的同构的DSP数字信号处理器节点，将部署区域划分为面积大小不等的网格；在每个网格内根据节点的剩余能量选取网格内的簇首节点，其余节点根据就近原则选择性的加入簇；判断簇内的成员节点收集到的数据是否符合格拉布斯准则，满足，则认为节点是有效的，即簇首节点发送数据，否则，不发送数据；簇首节点根据自适应聚合算法聚合来自有效的成员节点的数据和自身产生的数据；簇首节点以多跳的形式向sink节点发送数据直到运行完给定的轮数；

S104:同时经整流滤波电路升高电压，经软启动电路带动三相永磁式同步交流伺服电机旋转，使三相永磁式同步交流伺服电机启动中不会对驱动器造成冲击。

步骤S101中，频域选通数据中包含了被测三相永磁式同步交流伺服电机的信息，利用得到的信息，根据公式构造补偿因子F_cf(i)；利用下面的公式，构造补偿因子F_cf(i)：

(i＝1,2…)

G₁(i)～G₄(i)是在上步中得到的频域选通数据；R(i)是比率因子；F_cf(i)补偿因子；

步骤S102中，利用下面的遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数 F_S11(i)和传输参数F_S21(i)：

(i＝1,2…)。

步骤S103中，将采集数据反馈到DSP数字信号处理器内；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制，控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制中，首先在DSP数字信号处理器节点上进行格拉布斯预处理，删除误差较大的数据，然后再利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合，最后簇首节点再以多跳的方式向基站进行数据传输，在非均匀成簇的基础上引入格拉布斯预处理来减少误差较大的数据的传输能耗，加入自适应数据聚合算法来降低簇首节点的能耗；具体有：在部署区域内随机分布一定数量的同构的DSP数字信号处理器节点，将部署区域划分为面积大小不等的网格；在每个网格内根据节点的剩余能量选取网格内的簇首节点，其余节点根据就近原则选择性的加入簇；判断簇内的成员节点收集到的数据是否符合格拉布斯准则，满足，则认为节点是有效的，即簇首节点发送数据，否则，不发送数据；簇首节点根据自适应聚合算法聚合来自有效的成员节点的数据和自身产生的数据；簇首节点以多跳的形式向sink节点发送数据直到运行完给定的轮数；

同时经整流滤波电路升高电压，经软启动电路带动三相永磁式同步交流伺服电机旋转，使三相永磁式同步交流伺服电机启动中不会对驱动器造成冲击。

利用下面的遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数F_S11(i)和传输参数 F_S21(i)：

(i＝1,2…)。

通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集中，还包括：

首先根据需要设置光电编码器与电流采样电路的测量参数，得到被测三相永磁式同步交流伺服电机整体的散射参数，包括反射参数和传输参数；

其次对散射参数进行预处理，对数据序列进行补零，进行快速傅里叶变换；根据傅里叶逆变换后时域脉冲的分布情况和分辨率的要求，选择不同的窗函数对傅里叶变换前的数据进行处理；

在利用得到的信息，根据公式构造补偿因子F_cf(i)；步骤后需要消除数据预处理，舍弃添加零点位置处的数据，得到的反射参数和传输参数除以窗函数，消除加窗产生的影响，得到最终的补偿后的反射参数F_{S11_C}(i)和传输参数F_{S21_C}(i)：

(i＝1,2…)；

W(i)数据预处理中的窗函数。

利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合前需进行能量消耗模型的分析；

DSP数字信号处理器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d₀，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为d₀的接收点的能量消耗如下：

其中E_elec为发射电路能量消耗，ε_fs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，ε_mp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特数据的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特数据的能量消耗。

进一步，基于非均匀网格的数据聚合方法的步骤包括：

步骤一，在面积为S＝L*L的部署区域内，随机分布N个同构的无线DSP数字信号处理器节点，sink节点位于部署区域之外，节点处理整个无线DSP数字信号处理器节点网络内收集到的数据；

步骤二，非均匀成簇

sink节点位于部署区域的上方；首先部署区域X轴划分为S个泳道，所有泳道有相同的宽度w，并且每个泳道的长度与部署区域的长度相等；用从1到s 作为泳道的ID，最左端的泳道的ID为1，然后每个泳道沿着y轴划分为多个矩形网格，每个泳道中的每个网格都被定义一个水平，最下端的网格的水平为1，每个网格和每个泳道有相同的宽度w；每个泳道中网格的个数、长度与泳道到 sink的距离有关；通过设置网格的长度来调整网格的大小；针对不同的泳道，距离sink越远的泳道含有的网格数目越小；针对同一泳道，距离sink越远的网格的长度越大；A中含有S个元素，第k个元素表示在第k个泳道中网格的数目；每个网格用一个数组(i，j)作为ID，表示第i个泳道有水平j；定义S个数组表示网格的长度，第v个数组H_v表示第v个泳道中网格的长度，并且H_v的第w个元素h_vw表示网格(v，w)的长度；网格(i，j)的边界为：

o_x+(i-1)×w＜x≤o_x+i×w

非均匀网格划分好之后进行成簇阶段；算法分为很多轮进行，在每轮中选取每个网格中剩余能量最大的节点作为簇首节点，其余节点根据就近原则加入簇，然后再进行数据聚合；

步骤三，格拉布斯预处理

DSP数字信号处理器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对DSP数字信号处理器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个DSP数字信号处理器节点节点，DSP数字信号处理器节点收集到的数据为x₁,x₂,…,x_n，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足g_i≤g₀(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；

步骤四，自适应聚合算法

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个DSP数字信号处理器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的DSP数字信号处理器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；

某个簇中有个DSP数字信号处理器节点，用维列向量D＝(d₁,d₂,…,d_n)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中l_i的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中w_i为相应的权值。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种交流伺服驱动器***的控制方法，其特征在于，所述交流伺服驱动器***的控制方法包括：

通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集；

光电编码器与电流采样电路利用傅里叶逆变换，将频域测得的散射参数变换到时域，得到时域冲击响应，反射参数对应时域反射响应，传输参数对应时域传输响应；根据反射响应和传输响应中前两个脉冲在时间轴上的位置，分别构造四个时域选通函数；利用选通函数，对时域的反射响应和传输响应进行选通，分别提取出反射响应和传输响应中的前两个脉冲；将时域选通后的时域脉冲分别通过傅里叶变换，得到频域选通数据；频域选通数据中包含了被测三相永磁式同步交流伺服电机的信息，利用得到的信息，根据公式构造补偿因子F_cf(i)；利用下面的公式，构造补偿因子F_cf(i)：

(i＝1,2…)

G₁(i)～G₄(i)是在上步中得到的频域选通数据；R(i)是比率因子；F_cf(i)补偿因子；

利用遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数F_S11(i)和传输参数F_S21(i)；

将采集数据反馈到DSP数字信号处理器内；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制，控制三相永磁式同步交流伺服电机的转速、转矩；DSP数字信号处理器对三相正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器进行控制中，首先在DSP数字信号处理器节点上进行格拉布斯预处理，删除误差较大的数据，然后再利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合，最后簇首节点再以多跳的方式向基站进行数据传输，在非均匀成簇的基础上引入格拉布斯预处理来减少误差较大的数据的传输能耗，加入自适应数据聚合算法来降低簇首节点的能耗；具体有：在部署区域内随机分布一定数量的同构的DSP数字信号处理器节点，将部署区域划分为面积大小不等的网格；在每个网格内根据节点的剩余能量选取网格内的簇首节点，其余节点根据就近原则选择性的加入簇；判断簇内的成员节点收集到的数据是否符合格拉布斯准则，满足，则认为节点是有效的，即簇首节点发送数据，否则，不发送数据；簇首节点根据自适应聚合算法聚合来自有效的成员节点的数据和自身产生的数据；簇首节点以多跳的形式向sink节点发送数据直到运行完给定的轮数；

同时经整流滤波电路升高电压，经软启动电路带动三相永磁式同步交流伺服电机旋转，使三相永磁式同步交流伺服电机启动中不会对驱动器造成冲击。

2.如权利要求1所述的交流伺服驱动器***的控制方法，其特征在于，利用下面的遮蔽补偿公式，得到没有遮蔽误差的反射参数F_S11(i)和传输参数F_S21(i)：

(i＝1,2…)。

3.如权利要求1所述的交流伺服驱动器***的控制方法，其特征在于，通过光电编码器与电流采样电路对三相永磁式同步交流伺服电机的转速、电流进行采集中，还包括：

首先根据需要设置光电编码器与电流采样电路的测量参数，得到被测三相永磁式同步交流伺服电机整体的散射参数，包括反射参数和传输参数；

其次对散射参数进行预处理，对数据序列进行补零，进行快速傅里叶变换；根据傅里叶逆变换后时域脉冲的分布情况和分辨率的要求，选择不同的窗函数对傅里叶变换前的数据进行处理；

在利用得到的信息，根据公式构造补偿因子F_cf(i)；步骤后需要消除数据预处理，舍弃添加零点位置处的数据，得到的反射参数和传输参数除以窗函数，消除加窗产生的影响，得到最终的补偿后的反射参数F_{S11_C}(i)和传输参数F_{S21_C}(i)：

(i＝1,2…)；

W(i)数据预处理中的窗函数。

4.如权利要求1所述的交流伺服驱动器***的控制方法，其特征在于，利用自适应数据聚合算法向簇首节点进行聚合前需进行能量消耗模型的分析；

DSP数字信号处理器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d₀，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为d₀的接收点的能量消耗如下：

其中E_elec为发射电路能量消耗，ε_fs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，ε_mp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特数据的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特数据的能量消耗。

5.如权利要求1所述的交流伺服驱动器***的控制方法，其特征在于，基于非均匀网格的数据聚合方法的步骤包括：

步骤一，在面积为S＝L*L的部署区域内，随机分布N个同构的无线DSP数字信号处理器节点，sink节点位于部署区域之外，节点处理整个无线DSP数字信号处理器节点网络内收集到的数据；

步骤二，非均匀成簇

sink节点位于部署区域的上方；首先部署区域X轴划分为S个泳道，所有泳道有相同的宽度w，并且每个泳道的长度与部署区域的长度相等；用从1到s作为泳道的ID，最左端的泳道的ID为1，然后每个泳道沿着y轴划分为多个矩形网格，每个泳道中的每个网格都被定义一个水平，最下端的网格的水平为1，每个网格和每个泳道有相同的宽度w；每个泳道中网格的个数、长度与泳道到sink的距离有关；通过设置网格的长度来调整网格的大小；针对不同的泳道，距离sink越远的泳道含有的网格数目越小；针对同一泳道，距离sink越远的网格的长度越大；A中含有S个元素，第k个元素表示在第k个泳道中网格的数目；每个网格用一个数组(i，j)作为ID，表示第i个泳道有水平j；定义S个数组表示网格的长度，第v个数组H_v表示第v个泳道中网格的长度，并且H_v的第w个元素h_vw表示网格(v，w)的长度；网格(i，j)的边界为：

o_x+(i-1)×w＜x≤o_x+i×w

非均匀网格划分好之后进行成簇阶段；算法分为很多轮进行，在每轮中选取每个网格中剩余能量最大的节点作为簇首节点，其余节点根据就近原则加入簇，然后再进行数据聚合；

步骤三，格拉布斯预处理

DSP数字信号处理器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对DSP数字信号处理器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个DSP数字信号处理器节点节点，DSP数字信号处理器节点收集到的数据为x₁,x₂,…,x_n，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足g_i≤g₀(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；

步骤四，自适应聚合算法

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个DSP数字信号处理器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的DSP数字信号处理器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；

某个簇中有个DSP数字信号处理器节点，用维列向量D＝(d₁,d₂,…,d_n)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中l_i的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中w_i为相应的权值。

6.一种实现权利要求1～5任意一项所述交流伺服驱动器***的控制方法的计算机程序。

7.一种实现权利要求1～5任意一项所述交流伺服驱动器***的控制方法的信息数据处理终端。

8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的交流伺服驱动器***的控制方法。

9.一种实现权利要求1所述交流伺服驱动器***的控制方法的交流伺服驱动器***，其特征在于，所述交流伺服驱动器***设置有：

DSP数字信号处理器；

所述DSP数字信号处理器通过导线连接三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器，所述三项正弦PWM电压型逆变器、旋转变压器通过导线连接三相永磁式同步交流伺服电机，整流滤波电路通过导线与软启动电路、三项永磁式同步交流伺服电机连接光电编码器、电流采样电路，所述DSP数字信号处理器与PLC控制器、触摸显示屏依次导线连接。

10.如权利要求9所述的交流伺服驱动器***，其特征在于，所述DSP数字信号处理器通过导线连接光电编码器、电流采样电路；

所述三相正弦PWM电压型逆变器由主电路和控制电路组成，主电路包括整流器、平波电路、逆变器、制动电路，控制电路包括运算电路、驱动电路、保护电路；

所述旋转变压器由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ；转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压；

所述光电编码器为增量式光电编码器，光电编码器由光栅盘和光电探测装置组成；

所述电流采集电路是霍尔电流DSP数字信号处理器节点，电路的输出端与控制***的AD口相连。