基于自抗扰控制技术的永磁交流伺服系统谐振抑制研究
发布时间：2022-12-06 19:38
作为机器人、高档数控机床关键零部件之一的高性能伺服系统,目前的主流方案为采用永磁同步电机的交流伺服系统,其在电力驱动领域扮演越来越重要的角色。当考虑永磁交流伺服系统中传动装置的弹性因素时,应将电机、传动轴及负载考虑为双惯量系统。在双惯量系统中,当不断拓展的伺服系统带宽与系统固有机械谐振频率重叠时,将引发机械谐振现象。针对机械谐振带来的危害,本文主要对基于ADRC（Active Disturbance Rejection Control）转速环控制器的主动抑制方法与基于陷波滤波器的被动抑制方法相结合的谐振抑制策略展开分析与研究。论文首先介绍了自抗扰控制原理及结构,针对单惯量伺服系统设计了ADRC转速环控制器,并对不同控制器下的稳定性及频域特性进行分析,为双惯量系统中的自抗扰控制技术、谐振抑制奠定基础。针对传动装置刚度较小的永磁交流伺服系统,论文进行了双惯量系统的建模,详细分析双惯量模型特性及机械谐振机理,并根据谐振频率与系统极限带宽的相对位置关系归纳出三类谐振现象,针对谐振现象的抑制设计了传统PI控制器及陷波滤波器。为了提高系统整体性能,论文针对永磁交流伺服系统双惯量模型,设计ADRC转...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械谐振抑制策略
1.2.2 自抗扰控制技术在伺服系统中的应用
1.3 本文主要研究内容
第二章 ADRC在单惯量系统中的应用
2.1 PMSM交流伺服系统建模
2.2 自抗扰控制器的介绍
2.2.1 ADRC原理和结构
2.2.2 一阶对象的三种LESO设计
2.3 LADRC在单惯量系统转速环中的应用
2.3.1 转速环LADRC设计
2.3.2 转速环LADRC稳定性分析
2.3.3 转速环LADRC中 LESO的频域分析
2.4 MATLAB仿真研究
2.4.1 仿真条件及参数说明
2.4.2 仿真内容及分析
2.5 本章小结
第三章 双惯量系统建模及谐振抑制分析
3.1 双惯量系统模型及谐振机理分析
3.1.1 双惯量系统建模
3.1.2 双惯量系统谐振机理分析
3.2 谐振抑制方法探究
3.2.1 基于传统PI控制器的谐振抑制
3.2.2 基于陷波滤波器的谐振抑制
3.3 陷波滤波器设计
3.3.1 开环频率特性的获取
3.3.2 陷波滤波器的应用实现
3.4 MATLAB仿真研究
3.4.1 仿真平台及参数说明
3.4.2 仿真内容及分析
3.5 本章小结
第四章 ADRC在双惯量系统谐振抑制中的应用
4.1 基于LADRC的谐振抑制
4.1.1 双惯量系统转速环LADRC控制器设计
4.1.2 LADRC控制器的参数选择及离散化
4.2 LADRC控制器下的双惯量系统频域分析
4.2.1 LADRC控制器下的系统传递函数推导
4.2.2 LADRC控制器下的系统频域分析
4.3 MATLAB仿真研究
4.3.1 仿真平台及参数说明
4.3.2 仿真内容及分析
4.4 本章小结
第五章 ADRC双惯量系统谐振抑制实验
5.1 永磁交流伺服控制系统软硬件设计
5.1.1 硬件整体方案设计
5.1.2 软件整体结构设计
5.2 双惯量系统谐振抑制实验平台
5.3 双惯量系统谐振抑制实验验证
5.4 本章小结
结论
1 本文总结
2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机自抗扰控制系统分析研究[J]. 李建. 工业控制计算机. 2019(03)
[2]转速负反馈在伺服系统机械谐振抑制中的应用研究[J]. 杨影,张杰鸣,徐国卿,王爽,汪飞. 电工技术学报. 2018(23)
[3]高精度天线自抗扰伺服控制技术研究[J]. 刘波. 工程技术研究. 2018(15)
[4]电动伺服机构永磁同步电机的自抗扰控制[J]. 崔业兵,薛靓,郑佳伟,曾凡铨,左月飞. 导航定位与授时. 2018(06)
[5]考虑电流环动态响应的永磁直线同步电机新型线性自抗扰控制[J]. 董家臣,高钦和,陈志翔,牛海龙. 中国电机工程学报. 2019(08)
[6]基于自抗扰理论的PMSM电流环控制算法[J]. 王福欣,郜世杰. 上海船舶运输科学研究所学报. 2018(03)
[7]基于改进的前馈补偿自抗扰控制伺服系统转速特性研究[J]. 姜伟,张文华,裘信国,郑颖. 机电工程. 2018(09)
[8]基于降阶自抗扰的永磁同步电机调速系统[J]. 范婷,唐彬彬,郭小定. 微电机. 2018(07)
[9]陷波滤波器谐振抑制参数优化方法[J]. 李文涛,白瑞林,朱渊渤. 噪声与振动控制. 2018(03)
[10]基于SDFT和自适应三参数陷波器的快速机械谐振抑制[J]. 康逸儒,沈汉林,罗欣. 微电机. 2018(05)
硕士论文
[1]基于自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 肖泽民.大连海事大学 2018
[2]基于自抗扰控制的双惯量弹性系统谐振抑制[D]. 栾添瑞.哈尔滨工业大学 2017
[3]带传动间隙的弹性负载系统机械谐振机理分析及抑制[D]. 郝亮.哈尔滨工业大学 2014
[4]交流伺服系统中的谐振问题研究[D]. 谷磊.华中科技大学 2012
本文编号：3711515
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械谐振抑制策略
1.2.2 自抗扰控制技术在伺服系统中的应用
1.3 本文主要研究内容
第二章 ADRC在单惯量系统中的应用
2.1 PMSM交流伺服系统建模
2.2 自抗扰控制器的介绍
2.2.1 ADRC原理和结构
2.2.2 一阶对象的三种LESO设计
2.3 LADRC在单惯量系统转速环中的应用
2.3.1 转速环LADRC设计
2.3.2 转速环LADRC稳定性分析
2.3.3 转速环LADRC中 LESO的频域分析
2.4 MATLAB仿真研究
2.4.1 仿真条件及参数说明
2.4.2 仿真内容及分析
2.5 本章小结
第三章 双惯量系统建模及谐振抑制分析
3.1 双惯量系统模型及谐振机理分析
3.1.1 双惯量系统建模
3.1.2 双惯量系统谐振机理分析
3.2 谐振抑制方法探究
3.2.1 基于传统PI控制器的谐振抑制
3.2.2 基于陷波滤波器的谐振抑制
3.3 陷波滤波器设计
3.3.1 开环频率特性的获取
3.3.2 陷波滤波器的应用实现
3.4 MATLAB仿真研究
3.4.1 仿真平台及参数说明
3.4.2 仿真内容及分析
3.5 本章小结
第四章 ADRC在双惯量系统谐振抑制中的应用
4.1 基于LADRC的谐振抑制
4.1.1 双惯量系统转速环LADRC控制器设计
4.1.2 LADRC控制器的参数选择及离散化
4.2 LADRC控制器下的双惯量系统频域分析
4.2.1 LADRC控制器下的系统传递函数推导
4.2.2 LADRC控制器下的系统频域分析
4.3 MATLAB仿真研究
4.3.1 仿真平台及参数说明
4.3.2 仿真内容及分析
4.4 本章小结
第五章 ADRC双惯量系统谐振抑制实验
5.1 永磁交流伺服控制系统软硬件设计
5.1.1 硬件整体方案设计
5.1.2 软件整体结构设计
5.2 双惯量系统谐振抑制实验平台
5.3 双惯量系统谐振抑制实验验证
5.4 本章小结
结论
1 本文总结
2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机自抗扰控制系统分析研究[J]. 李建. 工业控制计算机. 2019(03)
[2]转速负反馈在伺服系统机械谐振抑制中的应用研究[J]. 杨影,张杰鸣,徐国卿,王爽,汪飞. 电工技术学报. 2018(23)
[3]高精度天线自抗扰伺服控制技术研究[J]. 刘波. 工程技术研究. 2018(15)
[4]电动伺服机构永磁同步电机的自抗扰控制[J]. 崔业兵,薛靓,郑佳伟,曾凡铨,左月飞. 导航定位与授时. 2018(06)
[5]考虑电流环动态响应的永磁直线同步电机新型线性自抗扰控制[J]. 董家臣,高钦和,陈志翔,牛海龙. 中国电机工程学报. 2019(08)
[6]基于自抗扰理论的PMSM电流环控制算法[J]. 王福欣,郜世杰. 上海船舶运输科学研究所学报. 2018(03)
[7]基于改进的前馈补偿自抗扰控制伺服系统转速特性研究[J]. 姜伟,张文华,裘信国,郑颖. 机电工程. 2018(09)
[8]基于降阶自抗扰的永磁同步电机调速系统[J]. 范婷,唐彬彬,郭小定. 微电机. 2018(07)
[9]陷波滤波器谐振抑制参数优化方法[J]. 李文涛,白瑞林,朱渊渤. 噪声与振动控制. 2018(03)
[10]基于SDFT和自适应三参数陷波器的快速机械谐振抑制[J]. 康逸儒,沈汉林,罗欣. 微电机. 2018(05)
硕士论文
[1]基于自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 肖泽民.大连海事大学 2018
[2]基于自抗扰控制的双惯量弹性系统谐振抑制[D]. 栾添瑞.哈尔滨工业大学 2017
[3]带传动间隙的弹性负载系统机械谐振机理分析及抑制[D]. 郝亮.哈尔滨工业大学 2014
[4]交流伺服系统中的谐振问题研究[D]. 谷磊.华中科技大学 2012
本文编号：3711515
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