永磁同步伺服系统控制参数优化研究与实现

发布时间：2020-12-26 18:15

　　在保证加工质量的前提下,不断提升加工速度是数控领域永恒追求目标。作为数控机床的控制核心,永磁同步伺服系统的性能直接影响着机床的加工质量。传统的PI控制方式无法保证系统的持久性能,若外界工况发生变化,会造成系统转速波动大,而且恢复时间长。因此,本文对伺服系统控制参数优化方法展开研究,其主要研究内容如下:1、介绍了矢量控制策略,建立控制系统结构图,分析了各环节的传递函数。利用极点对消法和目标系统比对方法,依次设计了电流环、速度环和位置环的控制参数初值,并从时域和频域分析了三环的响应性能;2、通过理论分析证明,采用基于SRM(单形替换法)进行离线控制参数优化,选用了能反映系统综合性能的ITAE(时间与绝对误差的积分)评价函数。同时,利用SIMULINK软件与PSO、ZN算法进行了仿真对比,结果证实了SRM的有效性;3、为了提高系统对外界工况的鲁棒性,采用基于FC(模糊控制)进行在线控制参数优化。通过建立49种模糊控制规则,得到速度误差及其变化与控制参数增量的关系。在空载和突加载的工况下,与传统PI控制进行仿真对比,结果证明了FC方法能提高系统的响应性能和自适应能力;4、搭建了永磁同步伺服系统... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电流环阶跃响应

22qPCV VsICV VLKK TRKK T （2-4）最后得到的电流环开环函数如下：( )( 1)V ICACRs VK KG SR S T S （2-5）2.2.2 电流环仿真性能分析在 MATLAB/SIMULINK 中建立电流环模型，代入式（2-6）中求得的控制参数，进行时域和频域性能仿真分析。电流环阶跃响应和幅频响应曲线如下图所示。由仿真结果可以得出，电流在 1.0ms 就已经响应。电流环响应迅速，超调小，稳态误差仅为 0.3%。带宽频率为 321.4Hz，带宽越宽，系统能处理的频率越多，系统响应越快。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文联立方程进行求解，得到：（2-10）其中：n 为伺服系统装置角频率， 为伺服系统装置阻尼比。2.3.2 速度环仿真性能分析速度环仿真性能分析与电流环类似，建立模型并进行时频域仿真，结果如下图所示。电机在 16.1ms 时就达到了 995rpm，速度无超调，稳态误差 ess =0.5%，带宽频率为 54.1Hz。22 ( / / ) 12n INPNl n f fnn l CL onINnBKKK P KJ B T K TK

【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁伺服电机模糊PID自整定SVPWM控制研究[J]. 马立新,范洪成,黄阳龙.  电子测量技术. 2016(06)
[2]基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统设计[J]. 高嵩,史激特,李长红,陈超波.  测控技术. 2016(04)
[3]基于二自由度内模控制的永磁同步电动机转速环研究[J]. 孟钊,李好文,闫莉.  微特电机. 2016(03)
[4]基于DSP的二轴转台伺服控制系统设计[J]. 郑艳文,王彤宇,林琳,黄郁馨,范根新.  机电工程. 2013(02)
[5]基于TMS320LF2812的永磁同步交流伺服系统[J]. 王子涛,王家军,郭超.  机电工程. 2012(09)

博士论文
[1]永磁直驱风力发电机组故障诊断技术研究[D]. 杭俊.东南大学 2016
[2]永磁同步电机调速系统控制策略研究[D]. 卢达.浙江大学 2013

硕士论文
[1]数控机床位置伺服系统控制策略的研究[D]. 杨紫艳.西安科技大学 2016
[2]交流永磁同步电机高刚性控制方法研究[D]. 关欣.华中科技大学 2016
[3]具有参数自整定功能的交流伺服系统设计与实现[D]. 许庆.哈尔滨工业大学 2015
[4]交流伺服系统参数整定方法及抗负载扰动观测研究[D]. 肖博.湖南大学 2014
[5]永磁同步电机PI参数自整定[D]. 丁文双.南京航空航天大学 2012
[6]数控机床交流伺服系统动态性能分析与参数整定技术研究[D]. 赵刚.天津大学 2010



本文编号：2940217