基于伺服驱动器的舵机加载系统复合控制研究

发布时间：2017-09-19 23:33

  本文关键词：基于伺服驱动器的舵机加载系统复合控制研究

  更多相关文章： 电动加载系统 伺服驱动器 模糊控制器 重复控制 复合控制

【摘要】：电动加载技术是负载仿真领域的新研究方向,也是舵机加载系统的关键技术。电动加载系统具有响应速度快、稳定性好、成本低等优点,这为其广泛应用提供了坚实的基础。电动加载系统不仅广泛应用于航空航天领域,而且在数控机床、机器人等工业领域也有着重要的应用价值。因此,研究基于伺服驱动器的舵机加载系统,取得一些具有实用价值的研究成果,无疑具有重要意义。本文以基于伺服驱动器的加载系统为研究对象,以尽可能提高扭矩输出精度和系统稳态精度为目标,对舵机电动加载控制系统进行了设计及优化。采用模糊控制器和重复控制器并联的复合控制方法,使电动加载系统具有良好的动静态响应和鲁棒性,满足了舵机测试系统的工程需求。其研究内容和研究成果如下：(1)确定了伺服驱动器的方案,介绍伺服控制器的工作原理及使用方法,基于Labview软件平台,编写电机控制及舵机运动程序；(2)介绍舵机测试系统及电动加载系统的工作原理,根据其工作原理,建立伺服电机及其它环节的数学模型,最后建立了电动加载系统模型；(3)分析加载系统性能,有助于对加载系统控制特性进行深入研究。基于伺服控制器的使用,设计模糊控制器,利用模糊控制器对PID参数进行在线整定,提高系统跟踪精度；通过Matlab/Simulink仿真实验,得到加载系统跟踪及误差曲线。仿真结果表明,模糊控制系统相比PID控制系统,稳态误差下降了一个数量级,跟踪精度得到了提高,加载系统控制性能得到了改善；(4)针对模糊控制加载系统的局限性,引入了基于内模原理的重复控制器,它可以对周期性的干扰进行无差调节,从而使系统具有良好的动静态性能。再将模糊控制器和重复控制器并联后加入原电动加载系统模型中,用Matlab/Simulink仿真,得到加载系统跟踪及误差曲线。仿真结果表明,复合控制下加载系统稳态误差小,跟踪精度高,抗干扰性好。
【关键词】：电动加载系统 伺服驱动器 模糊控制器 重复控制 复合控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 相关技术研究概况10-13
• 1.2.1 加载系统分类10-11
• 1.2.2 伺服技术发展11-12
• 1.2.3 控制策略12-13
• 1.3 多余力矩的产生和消除13
• 1.4 论文主要内容13-15
• 2 伺服驱动器的选择与应用15-26
• 2.1 伺服驱动器的选择15-16
• 2.2 伺服控制器的工作原理16-17
• 2.3 伺服电机控制设置17-21
• 2.3.1 加载电机转速要求17
• 2.3.2 控制参数设置17-21
• 2.4 增量型编码器的应用21-25
• 2.4.1 增量型编码器的工作原理22
• 2.4.2 增量型编码器与绝对值型编码器比较22-23
• 2.4.3 舵机运动控制23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 舵机加载系统数学建模26-37
• 3.1 加载测试系统结构26-27
• 3.2 三相交流伺服电机27-33
• 3.2.1 三相交流伺服电机结构与工作原理27-28
• 3.2.2 永磁同步电机的数学模型28-30
• 3.2.3 永磁同步电机的矢量控制模型30-33
• 3.3 其它环节数学模型33-35
• 3.3.1 扭矩传感器工作原理与数学模型33-34
• 3.3.2 舵机电机数学模型34-35
• 3.4 舵机电动加载系统数学模型35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 舵机加载系统模糊控制器设计37-60
• 4.1 电动加载系统性能分析37-38
• 4.2 电动加载系统的校正38-41
• 4.3 系统的模糊控制策略研究41-49
• 4.3.1 模糊控制概述41-42
• 4.3.2 模糊控制器的设计方法42-43
• 4.3.3 模糊自整定控制器设计43-49
• 4.4 模糊自整定系统的仿真分析49-58
• 4.5 闭环加载系统多余力矩仿真分析58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 5 舵机加载系统复合控制策略研究60-75
• 5.1 重复控制策略60-64
• 5.1.1 重复控制工作原理60-61
• 5.1.2 改进型滤波器Q(s)设计61-63
• 5.1.3 补偿器C(s)的设计63-64
• 5.2 重复控制系统分析64-66
• 5.3 仿真分析66-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 总结与展望75-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况79-80
• 致谢80-81

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本文编号：884584