含有钢丝绳的牵引机构定位控制研究
发布时间：2020-12-13 08:48
现实中,牵引机构用途广泛且种类多样,许多牵引机构都使用钢丝绳来牵引负载。钢丝绳是一种柔性的空间螺旋钢结构制品,具有柔软性、阻尼吸收和强度高的特点,是一种复杂的弹性部件。使用钢丝绳牵引负载会使牵引机构的定位精度降低。牵引机构从获得反馈信号的位置上可以分类为全闭环牵引机构与半闭环牵引机构。本文研究了如何提升含有钢丝绳的牵引机构的定位精度的问题。本文首先讨论了永磁同步伺服系统研究的部分已有成果,包括了永磁同步电机的数学模型、矢量控制、SVPWM逆变器控制方法等,分析了永磁同步电机存在的不确定因素,对钢丝绳进行了数学建模,并给出了其可以实用的近似数学模型。讨论了钢丝绳与永磁同步电机的连接方法,分析了全闭环与半闭环系统的区别,给出仿真参数与评价控制性能的指标。对于含有钢丝绳的牵引机构,传统的PID控制并不能很好的满足其定位精度要求,改进措施是将前馈控制加入到PID控制中,形成前馈PID控制,本文根据有功阻尼方法设计并整定了带有前馈的PID控制方法的控制器结构和相应的参数。但是仿真结果发现,前馈PID控制在全闭环系统中不能满足含有钢丝绳的牵引机构的定位要求。接着,本文设计了鲁棒自适应控制来解决含有...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
军用雷达车
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义现实中，牵引机构用途广泛且种类多样。其中不少种类的牵引机构都应用了钢丝绳这一部件[1]。而钢丝绳的结构为柔性的空间螺旋钢结构，钢丝绳的主要特点是柔软、能吸收阻尼和高强度，是一种复杂的弹性负载[2]。这使电机可以平稳精确的牵引负载精确定位的难度增大。而牵引机构从控制上分类又可以分为全闭环控制与半闭环控制。半闭环控制即控制器只能读取电机的状态而不能获取负载的状态，比如部分军用雷达车如图1-1所示：图1-1军用雷达车而全闭环控制则是控制器不仅可以读取电机的状态，而且也可以获取负载的状态，比如电梯如图1-2所示：图1-2电梯钢丝绳在弹性形变较小时呈现弹性体的特征，而在弹性形变增大后呈现刚性体的特征[3]。这使电机可以平稳精确的拖动机构展开收缩的难度增大。而如何提升钢丝绳牵引下展开机构的控制性能的问题可以抽象为伺服系统在弹性负载下如何
愠闪死砺凵辖饩霰疚乃?岢鑫侍獾淖钣挪呗裕??越?嘲糇允视?刂?引入讨论存在着必要性。1.3弹性负载下永磁同步电机伺服控制国内外研究现状目前国内外对弹性负载下永磁同步伺服控制的研究方向，可以归为三类[21]：(1)针对系统中的弹性部件进行优化这类解决方法多见于机械设计领域，利用机械设计的手段来减小弹性负载对于永磁同步伺服系统的影响。手段分为3种，分别为隔振、减振、缓冲，隔振是通过在系统内增加隔振器，将振动源与其余系统分隔开。这样振动的传递就被减弱，达到了减小振动源对系统的影响的目的。隔振器如下图1-3所示：图1-3隔振器减振，不同于隔振，减振的原理是通过增加各种振动阻尼，使振动在传播过程中能量被消耗，这样振动在传递到对振动敏感的区域时就会变得很衰弱。缓冲，应用于系统对冲击的响应(如过电流、加速度等)敏感的场合下。例如人从高处跳下后
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制[J]. 钟臻峰,金孟加,沈建新. 中国电机工程学报. 2018(04)
[2]中国制造2025[J]. 白文亭. 电气时代. 2015(06)
[3]永磁交流伺服系统机械谐振成因及其抑制[J]. 杨明,胡浩,徐殿国. 电机与控制学报. 2012(01)
[4]高速列车的自适应速度及位置控制[J]. 宋琦,顾青,刘峰,宋永端. 控制工程. 2010(S1)
[5]无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制[J]. 王耀南,陈维. 中国电机工程学报. 2008(33)
[6]永磁同步电机鲁棒自适应位置控制[J]. 王丽梅,赵艇. 沈阳工业大学学报. 2008(01)
[7]基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统[J]. 郑泽东,李永东,Maurice Fadel,肖曦. 电工技术学报. 2007(10)
[8]车辆悬架的最优自适应与自校正控制[J]. 喻凡,郭孔辉. 汽车工程. 1998(04)
博士论文
[1]高速列车的鲁棒自适应及容错控制[D]. 宋琦.北京交通大学 2014
[2]非线性系统控制的鲁棒与自适应设计方法[D]. 柳向斌.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于磁链辨识的永磁同步电机自适应鲁棒控制研究[D]. 王茂.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于定子磁链观测的大功率永磁同步牵引电机转矩闭环控制[D]. 王婷婷.北京交通大学 2016
[3]自适应鲁棒控制及其在永磁同步直线电机上的应用[D]. 韩记晓.哈尔滨工业大学 2016
[4]伺服系统在线参数自整定及优化技术研究[D]. 刘子剑.哈尔滨工业大学 2014
[5]钢丝绳内在特性和力学性能的研究[D]. 刘玉辉.太原理工大学 2014
[6]交流永磁伺服系统定位末端抖动抑制[D]. 郭少辉.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2914273
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
军用雷达车
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义现实中，牵引机构用途广泛且种类多样。其中不少种类的牵引机构都应用了钢丝绳这一部件[1]。而钢丝绳的结构为柔性的空间螺旋钢结构，钢丝绳的主要特点是柔软、能吸收阻尼和高强度，是一种复杂的弹性负载[2]。这使电机可以平稳精确的牵引负载精确定位的难度增大。而牵引机构从控制上分类又可以分为全闭环控制与半闭环控制。半闭环控制即控制器只能读取电机的状态而不能获取负载的状态，比如部分军用雷达车如图1-1所示：图1-1军用雷达车而全闭环控制则是控制器不仅可以读取电机的状态，而且也可以获取负载的状态，比如电梯如图1-2所示：图1-2电梯钢丝绳在弹性形变较小时呈现弹性体的特征，而在弹性形变增大后呈现刚性体的特征[3]。这使电机可以平稳精确的拖动机构展开收缩的难度增大。而如何提升钢丝绳牵引下展开机构的控制性能的问题可以抽象为伺服系统在弹性负载下如何
愠闪死砺凵辖饩霰疚乃?岢鑫侍獾淖钣挪呗裕??越?嘲糇允视?刂?引入讨论存在着必要性。1.3弹性负载下永磁同步电机伺服控制国内外研究现状目前国内外对弹性负载下永磁同步伺服控制的研究方向，可以归为三类[21]：(1)针对系统中的弹性部件进行优化这类解决方法多见于机械设计领域，利用机械设计的手段来减小弹性负载对于永磁同步伺服系统的影响。手段分为3种，分别为隔振、减振、缓冲，隔振是通过在系统内增加隔振器，将振动源与其余系统分隔开。这样振动的传递就被减弱，达到了减小振动源对系统的影响的目的。隔振器如下图1-3所示：图1-3隔振器减振，不同于隔振，减振的原理是通过增加各种振动阻尼，使振动在传播过程中能量被消耗，这样振动在传递到对振动敏感的区域时就会变得很衰弱。缓冲，应用于系统对冲击的响应(如过电流、加速度等)敏感的场合下。例如人从高处跳下后
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制[J]. 钟臻峰,金孟加,沈建新. 中国电机工程学报. 2018(04)
[2]中国制造2025[J]. 白文亭. 电气时代. 2015(06)
[3]永磁交流伺服系统机械谐振成因及其抑制[J]. 杨明,胡浩,徐殿国. 电机与控制学报. 2012(01)
[4]高速列车的自适应速度及位置控制[J]. 宋琦,顾青,刘峰,宋永端. 控制工程. 2010(S1)
[5]无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制[J]. 王耀南,陈维. 中国电机工程学报. 2008(33)
[6]永磁同步电机鲁棒自适应位置控制[J]. 王丽梅,赵艇. 沈阳工业大学学报. 2008(01)
[7]基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统[J]. 郑泽东,李永东,Maurice Fadel,肖曦. 电工技术学报. 2007(10)
[8]车辆悬架的最优自适应与自校正控制[J]. 喻凡,郭孔辉. 汽车工程. 1998(04)
博士论文
[1]高速列车的鲁棒自适应及容错控制[D]. 宋琦.北京交通大学 2014
[2]非线性系统控制的鲁棒与自适应设计方法[D]. 柳向斌.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于磁链辨识的永磁同步电机自适应鲁棒控制研究[D]. 王茂.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于定子磁链观测的大功率永磁同步牵引电机转矩闭环控制[D]. 王婷婷.北京交通大学 2016
[3]自适应鲁棒控制及其在永磁同步直线电机上的应用[D]. 韩记晓.哈尔滨工业大学 2016
[4]伺服系统在线参数自整定及优化技术研究[D]. 刘子剑.哈尔滨工业大学 2014
[5]钢丝绳内在特性和力学性能的研究[D]. 刘玉辉.太原理工大学 2014
[6]交流永磁伺服系统定位末端抖动抑制[D]. 郭少辉.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2914273
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