伺服驱动装置参数自整定技术的研究与实现

发布时间：2017-10-19 11:28

  本文关键词：伺服驱动装置参数自整定技术的研究与实现

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【摘要】：目前在伺服驱动装置中应用最广的是PID控制器,但是PID控制器参数整定困难,最优控制参数往往由多种因素决定。传统的手工整定过程繁琐耗时而且当工作环境或对象参数变化后,参数还需要重新校正。鉴于此,本文在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项支持下,以实验室自主研发的可重构伺服驱动装置为基础,对PID参数自整定技术进行了研究,实现了伺服驱动装置参数的自整定。本文首先根据矢量变换原理,建立了永磁同步电机的数学模型,并详细分析了SVPWM调制技术、PID控制原理以及永磁同步电机矢量控制的原理和结构;然后在伺服系统电流环和速度环数学模型基础上,提出了电流采样策略和反电势补偿策略并推导了控制器参数的整定公式,得出控制器参数整定的关键是电机参数的辨识,进而分别研究了电机电气参数和机械参数的辨识算法并在MATLAB/Simulink中完成了仿真实验;接着由于数学模型的局限性,为得到最优的控制器参数,用遗传算法对控制器参数进一步优化,进而详细分析了遗传算法对PI参数寻优的设计实现步骤并在MATLAB/Simulink中对算法进行了仿真;最后在伺服驱动装置软件平台上,设计了反电势补偿、转动惯量辨识和遗传算法组件,实现了伺服驱动装置参数的自整定,实验结果表明所提方案的正确性和可行性。本文根据伺服系统数学模型初步整定控制器参数,再利用遗传算法对控制参数进一步优化,实现了基于模型的整定算法与基于规则的智能搜索算法的结合,为伺服驱动装置参数自整定的研究提供了新思路。
【关键词】：永磁同步电机 伺服系统 参数辨识 遗传算法 参数自整定
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 国内外研究现状和发展趋势11-14
• 1.1.1 伺服系统发展概述11-12
• 1.1.2 伺服驱动装置参数自整定技术12-14
• 1.2 课题研究背景和目标14-15
• 1.3 课题研究意义15
• 1.4 课题来源和研究内容15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 永磁同步电动机数学模型与矢量控制17-30
• 2.1 永磁同步电动机的数学模型17-22
• 2.1.1 永磁同步电动机的结构17-18
• 2.1.2 矢量变换18-21
• 2.1.3 永磁同步电动机的数学模型21-22
• 2.2 SVPWM技术原理22-27
• 2.2.1 基本电压矢量22-24
• 2.2.2 基本电压矢量作用时间24-26
• 2.2.3 PWM波的产生26-27
• 2.3 PID控制原理27-28
• 2.4 永磁同步电动机矢量控制28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 基于参数辨识的伺服驱动装置参数整定30-49
• 3.1 电流环控制结构30-34
• 3.1.1 电流环结构分析30-31
• 3.1.2 电流采样策略31-33
• 3.1.3 反电势补偿策略33-34
• 3.2 电流环参数整定34-36
• 3.2.1 电流环参数整定分析34-35
• 3.2.2 电气参数辨识35-36
• 3.3 速度环控制结构36-37
• 3.4 速度环参数整定37-42
• 3.4.1 速度环参数整定分析37-38
• 3.4.2 转动惯量的辨识38-42
• 3.5 仿真实验42-48
• 3.5.1 矢量控制系统的搭建42-45
• 3.5.2 电流采样仿真45
• 3.5.3 参数整定仿真45-47
• 3.5.4 转动惯量辨识仿真47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 基于遗传算法的伺服驱动装置参数优化49-60
• 4.1 遗传算法概述49-51
• 4.1.1 遗传算法的基本原理49-50
• 4.1.2 遗传算法的组成要素50-51
• 4.2 对控制器参数优化的遗传算法设计51-56
• 4.3 仿真实验56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 伺服驱动装置参数自整定的实现与分析60-70
• 5.1 实验平台60-61
• 5.2 控制层算法设计61-66
• 5.3 实验结果与分析66-69
• 5.3.1 反电势补偿66-67
• 5.3.2 控制器参数的整定与优化67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结束语70-71
• 参考文献71-74
• 发表文章74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：1060836