1.一种伺服电机自动控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采集伺服电机的当前转子转动速度;
S2、判断当前转子转动速度与目标转动速度的差值的绝对值是否小于目标差,若是,则跳转至步骤S4,若否,则跳转至步骤S3;
S3、根据当前转子转动速度与目标转动速度的差值,基于速度调节模型,对伺服电机的转子转动速度进行调节,并跳转至步骤S1;
S4、采用三层速度控制模型对伺服电机的转子转动速度进行稳定控制;
所述S3中速度调节模型的表达式为:
,
其中,vcc为S3中调节后的转子转动速度,vc为当前转子转动速度,vo为目标转动速度,e为自然常数;
所述S4中三层速度控制模型包括:第一层速度控制子模型、第二层速度控制子模型、第三层速度控制子模型和输出调整子模型;
所述第一层速度控制子模型用于根据目标转动速度与转子转动的实际速度的差值,计算每次稳定控制的第一层控制量;
所述第二层速度控制子模型用于根据第一层控制量和反馈的历史第二层控制量,计算每次稳定控制的第二层控制量;
所述第三层速度控制子模型用于根据第二层控制量,计算每次稳定控制的第三层控制量;
所述输出调整子模型用于采用稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值对第三层控制量进行补偿,得到每次稳定控制的执行量;
所述第一层速度控制子模型的表达式为:
,
其中,R1n为第n次输出的第一层控制量,ɑ1为第一比例系数,β1为第一积分系数,En‑1为第n‑1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值,Em‑1为第m‑1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值,m和n为稳定控制次数的编号;
所述第二层速度控制子模型的表达式为:
,
其中,R2n为第n次输出的第二层控制量,R1n为第n次输出的第一层控制量,ɑ2为第二比例系数,β2为第二积分系数,R2n‑1为第n‑1次输出的第二层控制量,R1m为第m次输出的第一层控制量,R2m‑1为第m‑1次输出的第二层控制量,m和n为稳定控制次数的编号;
所述第三层速度控制子模型的表达式为:
,
其中,R3n为第n次输出的第三层控制量,R2m‑1为第m‑1次输出的第二层控制量,R2n为第n次输出的第二层控制量,R2n‑1为第n‑1次输出的第二层控制量,ɑ3为第三比例系数,β3为第三积分系数,γ为微分系数;
所述输出调整子模型的表达式为:
,
其中,Zn为第n次输出的执行量,R3n为第n次输出的第三层控制量,arctan为反正切函数,En‑1为第n‑1次稳定控制时目标转动速度与转子转动的实际速度的差值,| |为绝对值,θ为比例系数。
2.根据权利要求1所述的伺服电机自动控制方法,其特征在于,所述第一比例系数ɑ1、第一积分系数β1、第二比例系数ɑ2、第二积分系数β2、第三比例系数ɑ3、第三积分系数β3和微分系数γ的获取方法为:A1、对第一比例系数ɑ1、第一积分系数β1、第二比例系数ɑ2、第二积分系数β2、第三比例系数ɑ3、第三积分系数β3和微分系数γ赋予初值;
A2、采用三层速度控制模型对伺服电机的转子转动速度进行稳定控制T时间,其中,T为一段时间;
A3、采集伺服电机的转子转动速度,得到稳定控制后的速度;
A4、计算在T时间中末尾几次稳定控制后的速度与目标转动速度的差值,构建差值向量,q={E1,…, Ei,… EI},其中,q为差值向量,E1为第1次稳定控制后的差值,Ei为第i次稳定控制后的差值,EI为第I次稳定控制后的差值,I为末尾几次稳定控制的次数;
A5、计算差值向量的震荡值和差值均值;
A6、根据震荡值对第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2和第三比例系数ɑ3进行调节;
A7、根据差值均值对第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3和微分系数γ进行调节。
3.根据权利要求2所述的伺服电机自动控制方法,其特征在于,所述A5中差值向量的震荡值的计算公式为:, ,
其中,u为震荡值,tanh为双曲正切函数,Ei为第i次稳定控制后的差值,I为末尾几次稳定控制的次数,E为差值均值,i为末尾几次稳定控制次数的编号;
在震荡值大于震荡阈值时,对第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2和第三比例系数ɑ3进行调节,具体调节公式为:,
其中,ɑc为调节后的第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2或第三比例系数ɑ3,ɑ为调节前的第一比例系数ɑ1、第二比例系数ɑ2或第三比例系数ɑ3。
4.根据权利要求2所述的伺服电机自动控制方法,其特征在于,所述A7中在差值均值大于差值阈值时,对第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3和微分系数γ进行调节,具体调节公式为:,
其中,hc为调节后的第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3或微分系数γ,E为差值均值,h为调节前的第一积分系数β1、第二积分系数β2、第三积分系数β3或微分系数γ。