交流伺服系统及参数辨识算法研究

论文题目: 交流伺服系统及参数辨识算法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电机与电器

作者: 刘辉

导师: 邓智泉

关键词: 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

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 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。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 伺服系统及其分类

1.2 伺服系统的发展概况

1.3 交流伺服系统性能指标

1.4 伺服系统现状与发展趋势

1.5 本文的研究意义与研究内容

第二章 永磁同步电机数学模型及控制方案

2.1 三相永磁同步电机的数学模型

2.1.1 电压方程

2.1.2 转矩方程

2.1.3 转矩平衡方程

2.1.4 状态方程

2.2 PMSM 的矢量解耦控制策略

2.2.1 矢量控制原理

2.2.2 坐标变换

2.2.3 PMSM 的磁场定向解耦控制

2.2.4 电流反馈跟踪控制

2.2.5 电流SPWM 工作方式

2.2.6 PMSM 交流伺服系统矢量控制框图

2.3 交流伺服系统控制策略

2.3.1 经典控制算法

2.3.2 现代控制算法

2.3.3 PMSM 伺服系统控制策略

2.4 本章小节

第三章 伺服系统机械参数辨识与系统整定

3.1 辨识的基本原理

3.2 电机参数常用的辨识方法

3.3 伺服系统转动惯量的辨识算法研究

3.3.1 最小二乘法

3.3.2 加减速法

3.3.3 模型参考自适应辨识方法

3.4 模型参考自适应辨识算法的研究

3.4.1 模型参考自适应控制

3.4.2 模型参考自适应参数辨识

3.4.3 离散模型参考自适应辨识算法

3.5 速度控制器的自整定

3.5.1 速度调节器整定原理

3.5.2 整定算法仿真研究

3.5.3 速度环自整定实验结果分析

3.6 负载转矩辨识

3.6.1 负载转矩辨识与速度补偿原理

3.6.2 负载转矩辨识补偿环节仿真研究

3.6.3 负载转矩辨识补偿环节实验研究

3.7 本章小节

第四章 交流伺服系统软件设计

4.1 引言

4.2 TMS320LF2407A 芯片介绍

4.3 DSP 外围电路

4.3.1 电流检测及调理电路

4.3.2 PWM 输出及变量显示电路

4.3.3 QEP 电路

4.4 DSP 系统资源分配

4.4.1 DSP 内部模块功能分配

4.4.2 中断源

4.5 系统软件总体设计

4.5.1 系统初始化

4.5.2 主程序

4.5.3 T1 定时器中断子程序

4.5.4 功率驱动保护中断子程序

4.6 本章小节

第五章 仿真与实验结果分析

5.1 引言

5.2 仿真研究

5.2.1 电流环仿真实验

5.2.2 速度环仿真实验

5.2.3 位置环仿真实验

5.3 实验研究

5.3.1 电流环实验

5.3.2 速度环实验

5.3.3 位置环实验

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的论文

发布时间: 2005-07-08

参考文献

• [1].交流伺服系统电流环性能的研究[D]. 翟天祺.中国航天科技集团公司第一研究院2018
• [2].交流伺服系统速度环自整定技术研究[D]. 张晗.哈尔滨工业大学2018
• [3].交流伺服系统转矩脉动抑制及速度环优化研究[D]. 孙功武.武汉理工大学2015
• [4].交流伺服系统便携式检测技术的研究[D]. 刘琦.天津大学2016
• [5].基于干扰估计的交流伺服系统离散时间滑模控制研究[D]. 王晓强.东北大学2008
• [6].新型控制策略在交流伺服系统中的应用研究[D]. 盖廓.天津大学2007
• [7].双轴数字交流伺服系统的研制[D]. 谢蓉华.南京理工大学2003
• [8].永磁交流伺服系统的动态性能分析与控制设计[D]. 叶健豪.华南理工大学2017
• [9].嵌入式交流伺服系统的软件设计[D]. 任金彦.南京理工大学2010
• [10].交流伺服系统转动惯量辨识策略研究[D]. 许林.华中科技大学2008

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