高性能伺服驱动关键技术研究与实现

发布时间：2020-10-13 09:37

　　 伺服系统运行过程中,负载惯量不能辨识、扭转振动无法抑制是伺服控制领域中非常常见的问题,不仅大幅降低伺服控制精度,而且影响了控制速度的提升。鉴于此,本文围绕高性能伺服驱动关键技术展开,在完成高性能伺服平台性能评价的基础上,研究并实现了转动惯量在线辨识和扭转振动自适应抑制技术。论文主要分为四个部分:第一部分在介绍了永磁同步电机的数学模型的基础上,详细分析了SVPWM原理及矢量控制技术;第二部分根据伺服驱动器所使用的软硬件平台,对矢量控制核心模块和伺服平台进行分析,进而给出了伺服平台的性能评估结果,该结果使得开发人员对软硬件平台以及矢量控制算法的选择会有比较明确的参考标准;第三部分首先介绍了模型参考自适应技术和离散跟踪微分器技术,然后结合两者利用simulink完成了电机转动惯量在线辨识的仿真实验,最后在伺服平台上部署实现,实验结果表明该方法辨识结果精确、辨识速度较快,具有良好的抗干扰性能;第四部分首先介绍了自适应扭转振动的抑制原理,然后对自适应陷波器技术进行分析并给出了该技术实现过程,最后利用simulink搭建仿真模型,对自适应陷波器的振动抑制效果进行测试,实验结果表明所设计的自适应陷波器可以有效抑制电机扭转振动。本文以高性能伺服驱动为目标,研究和实现了高性能伺服平台评估、电机转动惯量在线辨识、电机扭转振动自适应抑制这三个关键技术,为高性能伺服驱动系统的设计提供了解决思路。
【学位单位】：中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM341;TM921.541
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第一章 绪论
    1.1 高性能伺服驱动关键技术概述
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3 课题研究内容及目标
    1.4 本文组织结构
    1.5 本章小结
第二章 永磁同步电机矢量控制技术
    2.1 引言
    2.2 永磁同步电机数学模型
        2.2.1 永磁同步电机结构
        2.2.2 永磁同步电机基本方程
    2.3 永磁同步电机矢量控制
        2.3.1 矢量控制系统结构
        2.3.2 坐标变换
    2.4 SVPWM原理
        2.4.1 基本电压矢量
        2.4.2 基本电压矢量作用时间
        2.4.3 空间矢量切换点计算
    2.5 本章小结
第三章 高性能伺服平台分析及性能评价
    3.1 引言
    3.2 矢量控制核心模块分析
    3.3 矢量控制时间复杂性分析
    3.4 DSP平台分析
        3.4.1 硬件平台分析
        3.4.2 软件平台分析
    3.5 性能评价
        3.5.1 不同载波频率下各控制模块对CPU的占用率
        3.5.2 不同存储器中运行控制算法的CPU负载率
    3.6 本章小结
第四章 永磁同步电机转动惯量在线辨识
    4.1 引言
    4.2 模型参考自适应技术
        4.2.1 模型参考自适应原理
        4.2.2 模型参考自适应算法设计
    4.3 离散跟踪微分器技术
    4.4 仿真实验
    4.5 伺服平台上验证分析
        4.5.1 整体结构关系及实验方案
        4.5.2 代码实现
        4.5.3 实验结果与分析
    4.6 本章小结
第五章 永磁同步电机扭转振动抑制
    5.1 引言
    5.2 扭转振动分析及自适应抑制原理
        5.2.1 扭转振动的动特性分析
        5.2.2 扭转振动自适应抑制原理
    5.3 快速傅里叶变换
        5.3.1 基-2FFT原理
        5.3.2 基-2FFT算法实现
    5.4 陷波器设计
    5.5 仿真实验
    5.6 本章小结
结束语
参考文献
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致谢

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本文编号：2839013