交流伺服系统PI控制器参数自整定方法研究

发布时间：2021-11-15 08:11

　　永磁同步电机作为PCB加工数控机床的动力元件,其控制性能直接影响加工元器件的精度和效率,而电机结构参数中转动惯量对系统性能的影响最为显著。为增强系统自适应性以及鲁棒性,提高PCB加工数控机床性能,需在线监测电机转动惯量的变化,并以转动惯量辨识结果为依据动态调整伺服控制器的PI参数,优化电机的机械特性。针对永磁同步电机强耦合、非线性的复杂结构特性,选取直轴电流为零的转子磁场定向矢量控制方案。在此控制方案的基础上,为得到高精度和快收敛速度的转动惯量辨识值,详细分析系统辨识基本原理,对两种电机参数在线辨识策略加以研究。首先设计基于最小二乘法的转动惯量辨识方案,分析数据饱和现象对最小二乘法的影响,提出均值滤波与遗忘因子加权相结合的控制策略;其次设计基于扩展卡尔曼滤波器的转动惯量辨识方案,以实现电机在受到外界干扰时,转速产生快速时变状态下实时估计转动惯量。最后通过仿真对比分析两种在线辨识算法下输出曲线的收敛时间和稳态误差性能,选取辨识结果的较优值作为伺服控制器参数整定的依据,根据最佳系统设计法,得出速度环PI控制器比例增益与转动惯量之间存在线性正比关系,在保证系统快速响应能力和强抗干扰性的原则下... 

【文章来源】：大连交通大学辽宁省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Fes加工图

ＰＩＤ控制器参数整定是指在ＰＩＤ基本形式的基础上，人为或者自动地调整控制，直至达到指定的性能指标。自整定思想最早起源于２０世纪８０年代，从被提出以术人员一直致力于ＰＩＤ控制方法的研究，使得ＰＩＤ控制的应用领域得到迅速扩大［．１基于模型的参数自整定方法研究??根据整定的方法和实现的手段不同，可将参数整定策略研宄分为两大类［３Ｑ］，?—于模型的整定策略，此类方法要求建立研宄对象的准确模型并且受到初始状态设影响，由于控制系统客观因素及外界环境的影响，人为对初始状态的设定很难达的目标值，从而影响伺服系统的控制性能［３｜］。基于理论模型的ＰＩＤ参数整定策略Ｚ－Ｎ整定法，基于继电器反馈整定法零极点稳定判据法等。??Ｚ－Ｎ整定法是把被控对象的运动方程用延迟的一阶惯性环节来描述，此方法搭环系统舍去了积分环节对误差的反馈，只通过改变比例增益的大小使系统出现等现象。继续调整控制器的比例增益，振荡消失，通常将比例增益的最佳值设为振设定值的６０％。??继电反馈［３３］的原理是在控制系统的反馈回路中加入继电器模块，当给定信号大输出时，负值偏差使继电器换向；同理当给定信号小于系统输出时，继电器重新

控制与ＰＩＤ控制方式由于原理相似，可结合性强。基于模糊控制与ＰＩＤ控定方法解决了传统ＰＩＤ控制器难以实现对时变线性对象有效控制的难题，制算法要求把ＰＩＤ控制的线性离散方程作为前端输入函数。文献［４８］将转差变化率作为条件向量，ＰＩ控制器的比例和积分增益作为输出变量，通则，采用单体模糊器实现模糊推理，中心平均值用作解模糊规则，从而整定的控制，提高了系统速度和位置控制的稳定性。采用模糊控制方法的原理框图如图１．４所示。??｜?速度环ＰＩ?｜?Ｉ?ＰＭＳＭ￣￣￣Ｕｊ??＋ＹＴ３?「１?ｙ制ｇ?１伺服系统Ｐ＂??＿?「ｘｆ才十１??Ｉ中心平均值１??Ｉ?解模糊??＇?ｔ?ｔ?Ｉ??＿＿＾?ｌ单体模糊器Ｉ?Ｉ??ｄｔ?口丄?Ｊ??


本文编号：3496388