一种控制器的位置调控方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域，特别涉及一种控制器的位置调控方法、装置、设备及介质。

背景技术

很多控制器运行在位置控制模式时，为了缩小对其自身位置的定位时间，通常会使用位置PID控制+速度前馈的双自由度控制方案，或者是利用被控对象反馈轨迹的运动模型来对控制器的位置进行控制。请参见图1，图1为现有技术中利用双自由度控制方案对控制器进行位置控制时的示意图。

在第一种控制方法中，由于速度前馈是位置指令的微分，因此，在实际应用中通常需要借助一阶滞后滤波算法或者是MAF(Moving Average Filter，移动平均值滤波)算法来对速度前馈值进行滤波，从而将对位置指令进行微分所产生的量化噪声消除。但是，此种滤波方法为了尽可能滤除微分所产生的量化噪声，需要将速度前馈的滤波值设置为较大的数值，这样就会产生较大的控制延迟，无法保证控制器的位置精度。在第二种控制方法中，由于被控对象的反馈轨迹相对于指令输入有较为明显的延迟时间，因此，基于反馈轨迹的控制方案也存在较大的控制延迟时间，同样也无法保证被控对象的位置精度。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制器的位置调控方法、装置、设备及介质，以降低控制器在对其自身进行定位时的延时时间，并提高控制器的位置控制精度。其具体方案如下：

一种控制器的位置调控方法，包括：

当目标控制器处于位置控制模式时，则对所述目标控制器的位置指令进行微分，得到所述目标控制器的速度指令；

利用最小二乘法对所述速度指令进行滤波，以利用滤波后的所述速度指令对所述目标控制器的位置进行控制。

优选的，所述利用最小二乘法对所述速度指令进行滤波，以利用滤波后的所述速度指令对所述目标控制器的位置进行控制的过程，包括：

根据所述最小二乘法创建目标滤波模型；

获取所述目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合；

利用所述速度指令集合和所述目标滤波模型对所述目标控制器在当前时刻的速度指令进行滤波，得到滤波速度指令；

利用所述滤波速度指令对所述目标控制器的位置进行控制。

优选的，所述目标滤波模型的表达式为：

y＝a

式中，y为滤波结果，a

优选的，所述获取所述目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合的过程，包括：

当所述目标控制器运行稳定后，获取所述目标控制器在当前时刻之前所述目标采样时间内的速度指令，得到所述速度指令集合。

优选的，所述获取所述目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合的过程，包括：

获取所述目标控制器在当前时刻之前的4个或5个采样时刻的速度指令，得到所述速度指令集合。

优选的，所述目标控制器具体为伺服驱动器或变频器。

相应的，本发明还公开了一种控制器的位置调控装置，包括：

指令微分模块，用于当目标控制器处于位置控制模式时，则对所述目标控制器的位置指令进行微分，得到所述目标控制器的速度指令；

位置调控模块，用于利用最小二乘法对所述速度指令进行滤波，以利用滤波后的所述速度指令对所述目标控制器的位置进行控制。

相应的，本发明还公开了一种控制器的位置调控设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所公开的一种控制器的位置调控方法的步骤。

相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种控制器的位置调控方法的步骤。

可见，在本发明中，当目标控制器处于位置控制模式时，首先是对目标控制器的位置指令进行微分，得到目标控制器的速度指令，最后，再利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并利用滤波后的速度指令来对目标控制器的位置进行控制。相较于现有技术而言，由于该方法是以目标控制器位置指令微分后的速度指令作为目标控制器位置控制的输入，由此就可以降低采用目标控制器的反馈轨迹作为控制输入所带来的误差，并且，采用最小二乘法来对目标控制器的速度指令进行滤波，就可以实现对目标控制器速度指令进行前馈时的低延时滤波，所以，通过本发明所提供的方法，不仅能够降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间，而且，也能够提高目标控制器的位置控制精度。相应的，本发明所提供的一种控制器的位置调控装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中利用双自由度控制方案对控制器进行位置控制时的示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的一种利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并对目标控制器进行位置控制时的示意图；

图4为本发明实施例所提供的另一种利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并对目标控制器进行位置控制时的示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控装置的结构图；

图6为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图2，图2为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控方法的流程图，该位置调控方法包括：

步骤S11：当目标控制器处于位置控制模式时，则对目标控制器的位置指令进行微分，得到目标控制器的速度指令；

步骤S12：利用最小二乘法对速度指令进行滤波，以利用滤波后的速度指令对目标控制器的位置进行控制。

在本实施例中，是提供了一种控制器的位置调控方法，利用该方法来对目标控制器的位置进行调控，不仅能够降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间，而且，也能够提高目标控制器的位置控制精度。

具体的，当目标控制器处于位置控制模式时，首先是获取目标控制器的位置指令，并对目标控制器的位置指令进行微分，得到目标控制器的速度指令；之后，再利用最小二乘法(Ordinary Least Squares)对目标控制器的速度指令进行滤波，并利用滤波后的速度指令来对目标控制器的位置进行控制。

请参见图3和图4，图3为本发明实施例所提供的一种利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并对目标控制器进行位置控制时的示意图。在实际应用中，还可以对图3所示目标控制器的位置控制系统进行变形，得到如图4所示目标控制器的位置控制方案。图4为本发明实施例所提供的另一种利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并对目标控制器进行位置控制时的示意图。

根据控制原理可知，由于前馈输入是为了补偿指令输入端的动态误差，提高控制系统的响应能力，所以，将目标控制器的速度指令作为整个模型的输入，相较于现有技术中将目标控制器的反馈轨迹作为控制模型的输入而言，通过此种设置方式就可以显著降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间。

此外，由于最小二乘法不仅能够通过最小误差的平方和找到数据的最佳匹配函数，而且，还能够精确地求取得到模型在下一时刻的预估参数，并使预估参数与实际值之间的误差平方和最小，所以，相较于现有技术中利用一阶滞后滤波算法或者是MAF算法来对速度前馈值进行滤波而言，通过最小二乘法来对目标控制器的速度指令进行滤波就可以降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间，所以，通过本实施例所提供的方法不仅能够降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间，而且，也能够提高目标控制器的位置控制精度。

可见，在本实施例中，当目标控制器处于位置控制模式时，首先是对目标控制器的位置指令进行微分，得到目标控制器的速度指令，最后，再利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波，并利用滤波后的速度指令来对目标控制器的位置进行控制。相较于现有技术而言，由于该方法是以目标控制器位置指令微分后的速度指令作为目标控制器位置控制的输入，由此就可以降低采用目标控制器的反馈轨迹作为控制输入所带来的误差，并且，采用最小二乘法来对目标控制器的速度指令进行滤波，就可以实现对目标控制器速度指令进行前馈时的低延时滤波，所以，通过本实施例所提供的方法，不仅能够降低在对目标控制器进行速度前馈时的延迟时间，而且，也能够提高目标控制器的位置控制精度。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述步骤：利用最小二乘法对速度指令进行滤波，以利用滤波后的速度指令对目标控制器的位置进行控制的过程，包括：

根据最小二乘法创建目标滤波模型；

获取目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合；

利用速度指令集合和目标滤波模型对目标控制器在当前时刻的速度指令进行滤波，得到滤波速度指令；

利用滤波速度指令对目标控制器的位置进行控制。

在本实施例中，在利用最小二乘法对目标控制器的速度指令进行滤波时，首先需要根据最小二乘法创建目标滤波模型，其中，目标滤波模型的表达式为：

y＝a

式中，y为滤波结果，a

在目标滤波模型中，a

当获取得到目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令之后，利用这些速度指令对目标滤波模型中的待求系数a

显然，通过本实施例所提供的技术方案，就可以保证在对目标控制器进行位置控制时的整体可靠性。

作为一种优选的实施方式，上述步骤：获取目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合的过程，包括：

当目标控制器运行稳定后，获取目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合。

可以理解的是，目标控制器在运行初期或者是处于调速状态下时，目标控制器在运行过程中会产生较大的抖动，在此情况下，如果获取目标控制器的速度指令，不仅会使得目标控制器的速度指令蕴含较大误差，而且，此时获取得到的速度指令也无法准确反馈目标控制器的当前运行状态。因此，在本实施例中，为了避免上述情况的发生，是在目标控制器运行稳定之后，再获取目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，并以此得到速度指令集合。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，就可以使得速度指令集合中的数据能够更为稳定、准确地反馈目标控制器的当前运行状态，并对目标控制器的位置进行更为精准的调控。

作为一种优选的实施方式，上述步骤：获取目标控制器在当前时刻之前目标采样时间内的速度指令，得到速度指令集合的过程，包括：

获取目标控制器在当前时刻之前的4个或5个采样时刻的速度指令，得到速度指令集合。

根据目标滤波模型可知，从理论上来讲，只要是能够获取得到目标控制器3个以上采样时刻的速度指令就可以确定出目标滤波模型中的待求系数a

因此，在本实施例中，在兼顾目标滤波模型中的待求系数a

a0*4+a1*(t1+t2+t3+t4)+a2*(t1

式中，t

很显然，通过求解上述方程组就可以计算出目标滤波模型中的待求系数a

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，目标控制器具体为伺服驱动器或变频器。

可以理解的是，在实际应用中，不管是同步电机、异步电机伺服驱动器的位置控制，还是变频器的位置控制，都需要利用它们的速度前馈值来对伺服驱动器或者是变频器的位置进行调控，所以，在实际应用中，就可以将目标控制器设置为伺服驱动器或者是变频器。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，就可以进一步提高本申请在实际应用中的普适性。

请参见图5，图5为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控装置的结构图，该位置调控装置包括：

指令微分模块21，用于当目标控制器处于位置控制模式时，则对目标控制器的位置指令进行微分，得到目标控制器的速度指令；

位置调控模块22，用于利用最小二乘法对速度指令进行滤波，以利用滤波后的速度指令对目标控制器的位置进行控制。

本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控装置，具有前述所公开的一种控制器的位置调控方法所具有的有益效果。

请参见图6，图6为本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控设备的结构图，该位置调控设备包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种控制器的位置调控方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种控制器的位置调控设备，具有前述所公开的一种控制器的位置调控方法所具有的有益效果。

相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种控制器的位置调控方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，具有前述所公开的一种控制器的位置调控方法所具有的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种控制器的位置调控方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。