交流伺服系统及参数辨识算法研究

发布时间：2017-03-24 07:09

  本文关键词：交流伺服系统及参数辨识算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业的发展和对驱动系统性能要求的不断提高,交流伺服系统已逐步进入了数字化和智能化的阶段。全数字交流伺服系统具有很强的灵活性,实现新的控制策略只需改动软件即可,大大方便了各种智能控制算法的实现。 交流伺服系统受机械参数变化影响较大,若不及时进行调整,会使控制系统性能变坏,出现震荡、爬行以及动静态性能变差等一系列问题。这里的机械参数主要是指系统的转动惯量(包括电机转子转动惯量和负载的转动惯量)和负载转矩两部分。 永磁同步电机在伺服系统应用中,负载转动惯量的变化往往比较大,这会对系统的机械特性造成明显的影响。若能使系统自身具有辨识转动惯量,并根据辨识值进行自我调整控制器参数的功能,那么这无疑将对交流伺服系统的应用有着非常重要的意义。本文对电机转动惯量的一些辨识方法进行了初步研究,并对其中的自适应辨识和速度环自整定算法作了仿真和实验研究。 负载转矩的变化对系统性能的影响也非常明显,需要在线进行动态补偿。但负载转矩同转动惯量一样,也是一个很难直接测量的非电物理量,需进行在线辨识。本文构建了一个负载转矩辨识观测器,将观测到的值动态的补偿到速度环中,有效提高了速度环抗扰性能,增强了系统鲁棒性。 在以上结论的基础上,本文对伺服系统的三闭环控制性能进行了进一步的实验研究,并给出了软件设计方法和实验结果,最后对全文进行了总结。
【关键词】：PMSM 交流伺服系统 参数辨识 自适应算法 自整定 负载转矩补偿 变结构控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM921
【目录】：

• 第一章 绪论12-20
• 1.1 伺服系统及其分类12
• 1.2 伺服系统的发展概况12-15
• 1.3 交流伺服系统性能指标15-16
• 1.4 伺服系统现状与发展趋势16-18
• 1.5 本文的研究意义与研究内容18-20
• 第二章 永磁同步电机数学模型及控制方案20-35
• 2.1 三相永磁同步电机的数学模型20-24
• 2.1.1 电压方程20-23
• 2.1.2 转矩方程23
• 2.1.3 转矩平衡方程23-24
• 2.1.4 状态方程24
• 2.2 PMSM 的矢量解耦控制策略24-30
• 2.2.1 矢量控制原理24-25
• 2.2.2 坐标变换25-26
• 2.2.3 PMSM 的磁场定向解耦控制26-28
• 2.2.4 电流反馈跟踪控制28
• 2.2.5 电流SPWM 工作方式28-30
• 2.2.6 PMSM 交流伺服系统矢量控制框图30
• 2.3 交流伺服系统控制策略30-33
• 2.3.1 经典控制算法30-31
• 2.3.2 现代控制算法31-32
• 2.3.3 PMSM 伺服系统控制策略32-33
• 2.4 本章小节33-35
• 第三章 伺服系统机械参数辨识与系统整定35-63
• 3.1 辨识的基本原理35-36
• 3.2 电机参数常用的辨识方法36-37
• 3.3 伺服系统转动惯量的辨识算法研究37-41
• 3.3.1 最小二乘法37-39
• 3.3.2 加减速法39-40
• 3.3.3 模型参考自适应辨识方法40-41
• 3.4 模型参考自适应辨识算法的研究41-51
• 3.4.1 模型参考自适应控制41-42
• 3.4.2 模型参考自适应参数辨识42-44
• 3.4.3 离散模型参考自适应辨识算法44-51
• 3.5 速度控制器的自整定51-55
• 3.5.1 速度调节器整定原理51-53
• 3.5.2 整定算法仿真研究53
• 3.5.3 速度环自整定实验结果分析53-55
• 3.6 负载转矩辨识55-61
• 3.6.1 负载转矩辨识与速度补偿原理55-58
• 3.6.2 负载转矩辨识补偿环节仿真研究58-59
• 3.6.3 负载转矩辨识补偿环节实验研究59-61
• 3.7 本章小节61-63
• 第四章 交流伺服系统软件设计63-76
• 4.1 引言63-64
• 4.2 TMS320LF2407A 芯片介绍64-65
• 4.3 DSP 外围电路65-67
• 4.3.1 电流检测及调理电路65-66
• 4.3.2 PWM 输出及变量显示电路66-67
• 4.3.3 QEP 电路67
• 4.4 DSP 系统资源分配67-68
• 4.4.1 DSP 内部模块功能分配68
• 4.4.2 中断源68
• 4.5 系统软件总体设计68-75
• 4.5.1 系统初始化69
• 4.5.2 主程序69
• 4.5.3 T1 定时器中断子程序69-74
• 4.5.4 功率驱动保护中断子程序74-75
• 4.6 本章小节75-76
• 第五章 仿真与实验结果分析76-83
• 5.1 引言76
• 5.2 仿真研究76-79
• 5.2.1 电流环仿真实验76-77
• 5.2.2 速度环仿真实验77-78
• 5.2.3 位置环仿真实验78-79
• 5.3 实验研究79-82
• 5.3.1 电流环实验79-80
• 5.3.2 速度环实验80-81
• 5.3.3 位置环实验81-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 全文总结与展望83-85
• 6.1 全文工作总结83
• 6.2 后续工作展望83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 在读期间发表的论文89

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈世军;郭智生;江善和;;永磁同步电机伺服控制系统的Matlab仿真研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年04期

2 周旭;石航飞;陈志锦;;交流伺服系统负载转矩辨识与速度补偿算法研究[J];兵工自动化;2008年01期

3 于乐华;刘玫;李凤鸣;;永磁同步伺服系统抑制转速波动的研究与实现[J];电气自动化;2012年01期

4 向纯靖;李长兵;;基于最小二乘法的永磁同步电动机参数辨识[J];微特电机;2012年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈鹏展;交流伺服系统控制参数自整定策略研究[D];华中科技大学;2010年

2 丁信忠;基于工业以太网的总线型交流伺服系统关键技术研究[D];山东大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张英范;基于参数辨识的永磁同步电机自适应控制研究[D];广东工业大学;2011年

2 刘杰;永磁同步直线电机驱动系统的仿真研究[D];广东工业大学;2011年

3 胡小强;一种工程无PG式的电磁减速型PMSM伺服控制及应用[D];杭州电子科技大学;2009年

4 邱鑫;永磁交流伺服控制系统的动态性能研究[D];南京航空航天大学;2010年

5 罗欣;基于交流伺服电机的电梯门机驱动器研究[D];华中科技大学;2010年

6 杜丹;基于MRAS的洗衣机用PMSM矢量控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 杨艳云;免疫算法在交流电机矢量控制中的应用研究[D];太原理工大学;2006年

8 董学良;热钢坯打号机控制系统的研制[D];浙江大学;2006年

9 张志锋;数控机床进给系统惯量识别及控制器参数校准研究[D];沈阳工业大学;2007年

10 黄志峰;无刷直流电动机直接自控制控制策略研究[D];南京航空航天大学;2007年

  本文关键词：交流伺服系统及参数辨识算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：265245