摆动电机位置伺服系统控制策略研究
发布时间：2020-12-22 05:42
永磁同步电机具有转矩脉动小、低速性能好和噪音低等优点,因此常用于摆动电机控制领域。随着相关技术的发展,对摆动电机控制系统的要求也越来越高。本文旨在设计一种能够按照给定位置波形进行摆动的电机控制系统,并且保证该系统具有较高的控制精度以及良好的抗扰动能力。首先,研究摆动电机的位置前馈控制方法以及电流解耦方法。采用电机位置前馈的控制方法能够很好的缓和控制精度以及动态响应能力之间的关系,有效地解决普通三环控制中响应速度和超调量之间的矛盾;摆动电机在运行过程中,电机的q轴电流将会产生周期性变化,采用电流解耦的控制方法,能够减轻电机dq轴之间的耦合关系,从而提高摆动电机的控制精度。其次,将自抗扰控制(ADRC)应用到电机摆动控制系统,并对控制参数进行设计。自抗扰控制器能够准确的观测出电机的负载扰动并加以补偿,提高电机在负载情况下的跟随精度和响应速度。针对自抗扰控制中参数较多难以整定的问题,通过对该控制方法传递函数的推导,完成对自抗扰控制器参数的设计,并利用设计好的参数建立摆动电机自抗扰控制的仿真模型。再次,在摆动电机控制系统中采用模型参考自适应(MRAS)算法对电机的磁链进行在线辨识。电机在实际应...
【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】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电机控制框图
图 2-2 位置伺服系统的控制框图 Gp是位置环的传递函数， K/(T s+1)vv为简化后的传递函数。当位置环为比例环节时，即pppG K，系统的闭环传递函数为vPPvPPvvvPPvvPPcTssKKKKTssKKTssKKG *211111 (2从式(2-14)中可以看出，在速度环进行简化之后，电机位置伺服系统的函数是一个标准的二阶控制系统，所以，为了可以加快位置信号的响应低电机稳态误差，应该的适当增大控制参数ppK 。但是，如果要实现摆位置信号的无超调跟踪，则必须要限制参数ppK 的大小，使得电机位置系统的阻尼比 ζ ≥1，即vvPPTKK41 (2由此可以得出，控制系统中位置信号的响应速度、稳态误差与位置信号存在着矛盾的关系。也就是说，单纯利用三环 PID 控制很难同时满足电
vPPvPPvvvPPvvPPcTssKKKKTssKKTssKKG *211111 (2-1从式(2-14)中可以看出，在速度环进行简化之后，电机位置伺服系统的闭递函数是一个标准的二阶控制系统，所以，为了可以加快位置信号的响应速降低电机稳态误差，应该的适当增大控制参数ppK 。但是，如果要实现摆动对位置信号的无超调跟踪，则必须要限制参数ppK 的大小，使得电机位置伺制系统的阻尼比 ζ ≥1，即vvPPTKK41 (2-1由此可以得出，控制系统中位置信号的响应速度、稳态误差与位置信号超间存在着矛盾的关系。也就是说，单纯利用三环 PID 控制很难同时满足电机制精度要求和动态响应能力。为此，本文在三环 PID 控制的基础上加入了位馈环节，很好的缓和了控制精度以及动态响应能力之间的关系。具体控制框图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于旋转变压器的PMSM位置和速度检测方法[J]. 李兵,胡亮灯. 微特电机. 2019(03)
[2]基于模糊神经网络的纯电动车永磁同步电机矢量控制[J]. 赵剑飞,丁朋飞,翟雪松. 电机与控制应用. 2018(12)
[3]一种新型趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 郭小定,柏达,周少武,范婷. 控制工程. 2018(10)
[4]永磁同步电机伺服系统高精度自抗扰FCS-MPC[J]. 许伟奇,张斌,李坤奇. 微特电机. 2018(01)
[5]永磁同步电机在线参数辨识方法研究[J]. 石建飞,戈宝军,吕艳玲,韩继超. 电机与控制学报. 2018(03)
[6]基于自抗扰控制的车载发电系统研究[J]. 陈路明,廖自力,刘春光. 微特电机. 2017(11)
[7]基于矢量作用时间的永磁同步电机预测电流控制[J]. 史婷娜,张维,肖萌,耿强,夏长亮. 电工技术学报. 2017(19)
[8]基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制[J]. 刘京,李洪文,邓永停. 工程科学学报. 2017(06)
[9]基于电流预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制[J]. 王晓远,傅涛,王晓光. 电工技术学报. 2015(11)
[10]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
博士论文
[1]基于永磁同步电机的大型望远镜低速伺服系统研究[D]. 刘京.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]汽车底盘集成非线性鲁棒控制方法研究[D]. 张家旭.吉林大学 2018
[3]交流伺服系统先进控制理论及应用研究[D]. 孙振兴.东南大学 2018
[4]永磁同步电机系统参数辨识与转矩波动抑制[D]. 邓惟滔.天津大学 2017
[5]运动控制系统的抗干扰控制理论与应用研究[D]. 王会明.东南大学 2016
[6]基于自适应传感器的交流伺服系统前馈控制研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2015
[7]交流永磁电机伺服系统复合自抗扰控制策略研究[D]. 黄庆.湖南大学 2014
[8]永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D]. 王松.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于GaN功率器件的高频伺服驱动系统设计[D]. 王品贺.哈尔滨工业大学 2018
[2]永磁同步电机伺服系统的自适应模糊控制研究[D]. 刘爽.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于模糊策略的参数自整定迭代学习方法应用研究[D]. 浑陆.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于PMSM参数辨识的电机测试系统研究[D]. 陈美晓.哈尔滨工业大学 2017
[5]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
[6]基于参数辨识的永磁同步电机无差拍电流预测控制[D]. 彭壮.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
[8]基于辨识补偿的永磁同步电机滑模控制研究[D]. 孙博.哈尔滨工业大学 2016
[9]随钻测井摆动电机位置伺服系统研究[D]. 常涛.哈尔滨工业大学 2014
[10]交流永磁同步电机伺服系统控制策略研究[D]. 谢玉春.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2931240
【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】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电机控制框图
图 2-2 位置伺服系统的控制框图 Gp是位置环的传递函数， K/(T s+1)vv为简化后的传递函数。当位置环为比例环节时，即pppG K，系统的闭环传递函数为vPPvPPvvvPPvvPPcTssKKKKTssKKTssKKG *211111 (2从式(2-14)中可以看出，在速度环进行简化之后，电机位置伺服系统的函数是一个标准的二阶控制系统，所以，为了可以加快位置信号的响应低电机稳态误差，应该的适当增大控制参数ppK 。但是，如果要实现摆位置信号的无超调跟踪，则必须要限制参数ppK 的大小，使得电机位置系统的阻尼比 ζ ≥1，即vvPPTKK41 (2由此可以得出，控制系统中位置信号的响应速度、稳态误差与位置信号存在着矛盾的关系。也就是说，单纯利用三环 PID 控制很难同时满足电
vPPvPPvvvPPvvPPcTssKKKKTssKKTssKKG *211111 (2-1从式(2-14)中可以看出，在速度环进行简化之后，电机位置伺服系统的闭递函数是一个标准的二阶控制系统，所以，为了可以加快位置信号的响应速降低电机稳态误差，应该的适当增大控制参数ppK 。但是，如果要实现摆动对位置信号的无超调跟踪，则必须要限制参数ppK 的大小，使得电机位置伺制系统的阻尼比 ζ ≥1，即vvPPTKK41 (2-1由此可以得出，控制系统中位置信号的响应速度、稳态误差与位置信号超间存在着矛盾的关系。也就是说，单纯利用三环 PID 控制很难同时满足电机制精度要求和动态响应能力。为此，本文在三环 PID 控制的基础上加入了位馈环节，很好的缓和了控制精度以及动态响应能力之间的关系。具体控制框图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于旋转变压器的PMSM位置和速度检测方法[J]. 李兵,胡亮灯. 微特电机. 2019(03)
[2]基于模糊神经网络的纯电动车永磁同步电机矢量控制[J]. 赵剑飞,丁朋飞,翟雪松. 电机与控制应用. 2018(12)
[3]一种新型趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 郭小定,柏达,周少武,范婷. 控制工程. 2018(10)
[4]永磁同步电机伺服系统高精度自抗扰FCS-MPC[J]. 许伟奇,张斌,李坤奇. 微特电机. 2018(01)
[5]永磁同步电机在线参数辨识方法研究[J]. 石建飞,戈宝军,吕艳玲,韩继超. 电机与控制学报. 2018(03)
[6]基于自抗扰控制的车载发电系统研究[J]. 陈路明,廖自力,刘春光. 微特电机. 2017(11)
[7]基于矢量作用时间的永磁同步电机预测电流控制[J]. 史婷娜,张维,肖萌,耿强,夏长亮. 电工技术学报. 2017(19)
[8]基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制[J]. 刘京,李洪文,邓永停. 工程科学学报. 2017(06)
[9]基于电流预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制[J]. 王晓远,傅涛,王晓光. 电工技术学报. 2015(11)
[10]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
博士论文
[1]基于永磁同步电机的大型望远镜低速伺服系统研究[D]. 刘京.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]汽车底盘集成非线性鲁棒控制方法研究[D]. 张家旭.吉林大学 2018
[3]交流伺服系统先进控制理论及应用研究[D]. 孙振兴.东南大学 2018
[4]永磁同步电机系统参数辨识与转矩波动抑制[D]. 邓惟滔.天津大学 2017
[5]运动控制系统的抗干扰控制理论与应用研究[D]. 王会明.东南大学 2016
[6]基于自适应传感器的交流伺服系统前馈控制研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2015
[7]交流永磁电机伺服系统复合自抗扰控制策略研究[D]. 黄庆.湖南大学 2014
[8]永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D]. 王松.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于GaN功率器件的高频伺服驱动系统设计[D]. 王品贺.哈尔滨工业大学 2018
[2]永磁同步电机伺服系统的自适应模糊控制研究[D]. 刘爽.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于模糊策略的参数自整定迭代学习方法应用研究[D]. 浑陆.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于PMSM参数辨识的电机测试系统研究[D]. 陈美晓.哈尔滨工业大学 2017
[5]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
[6]基于参数辨识的永磁同步电机无差拍电流预测控制[D]. 彭壮.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
[8]基于辨识补偿的永磁同步电机滑模控制研究[D]. 孙博.哈尔滨工业大学 2016
[9]随钻测井摆动电机位置伺服系统研究[D]. 常涛.哈尔滨工业大学 2014
[10]交流永磁同步电机伺服系统控制策略研究[D]. 谢玉春.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2931240
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