论文题目: 高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 曾玉金
导师: 蒋静坪
关键词: 交流伺服系统,矢量控制,直接转矩控制,复合控制,控制,模糊控制,切换控制,协调控制,高性能
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 当前交流传动已成为传动领域的主要方式,伺服技术正在迅速地由直流伺服系统转向交流伺服系统,交流伺服技术的应用越来越广,人们对其要求也越来越高,研究高性能的交流伺服系统,具有重要的现实意义。 交流电动机模型是强耦合、时变的非线性系统,控制策略在交流伺服系统中发挥着至关重要的作用,单一的某种控制策略很难取得理想的控制效果,将各种控制策略相互结合,取长补短而形成的复合控制策略,能提高控制性能,取得更好的控制效果。 本文针对交流伺服系统中一些尚待解决的控制问题(如当系统参数变化较大时,传统的PID控制方法难以得到满意的控制性能等),将一些新的控制方法引入交流伺服系统,并与常规方法相结合,力图以新的控制方式和策略提高整个系统的控制性能。 PID控制是历史最悠久、生命力最强、应用最广的控制方式,但传统的PID控制算法具有一定的局限性,不能适应交流伺服系统复杂的工况和高指标的控制要求。第三章首先介绍PID控制的基本原理,然后提出了一种基于GA优化参数的非线性PID控制策略,并应用于交流伺服控制系统中,其控制效果远远超过常规PID控制,取得了良好的控制效果。 模糊控制是智能控制的一个重要分支,其发展迅速,应用广泛,实效显著,引人关注。模糊控制具有较强的鲁棒性,且算法简洁,实时性强,但常规模糊控制器存在着精度不高、自适应能力有限等缺点,在第四章里,本文设计了一种高性能的复合模糊控制器,控制效果令人满意。 本文的第五章提出了一种多模智能协调控制策略,充分利用了各种控制方法的优点,并将其应用于交流伺服系统,同常规切换控制相比,它把前者的点切换改为相对平滑的智能切换,大大提高了伺服控制的动、静态性能,取得了满意的效果。 第六章首先介绍了当代交流伺服系统全数字化的发展趋势,然后简要交代了本文实验交流伺服系统的软、硬件的基本情况,并给出了实验结果。 本文在结尾对全文做了一个全面总结,并指出了有待继续研究的一些问题。
论文目录:
第一章 绪论
§1.1 伺服系统的定义
§1.2 伺服系统的控制性能指标
§1.3 伺服系统与调速系统的比较
§1.4 伺服系统的基本特征
§1.5 伺服系统的分类
§1.6 交流伺服系统的基本原理及其组成
§1.7 研究交流伺服系统的重要意义
§1.8 交流伺服系统的发展状况及其主要趋势
§1.9 交流伺服系统的主要控制策略
§1.10 本文研究的主要内容
第二章 交流电机的数学模型及其变频调速技术
§2.1 引言
§2.2 异步电动机动态数学模型的性质
§2.3 异步电机的多变量数学模型
§2.4 矢量变换控制的变频调速系统
2.4.1 矢量变换控制的工作原理
2.4.2 坐标变换
2.4.3 矢量控制的电流控制技术
2.4.4 矢量控制的交流伺服系统的模型简化与控制器的设计
§2.5 异步电机的直接转矩控制
2.5.1 直接转矩控制的产生与概况
2.5.2 直接转矩控制的主要特点
2.5.3 直接转矩控制的基本原理
第三章 基于GA优化的复合PID控制策略
§3.1 引言
§3.2 数字PID控制器
3.2.1 PID控制原理
3.2.2 数字PID控制
3.2.3 常用的数字PID控制系统
§3.3 自适应PID控制器
3.3.1 自适应控制
3.3.2 自适应PID控制技术
§3.4 基于遗传优化的非线性PID控制
3.4.1 引言
3.4.2 基于GA优化的非线性PID控制的交流伺服系统
3.4.3 遗传算法(GA)
3.4.4 基于GA优化的非线性PID控制器参数整定步骤
§3.5 系统仿真实验研究
3.5.1 MATLAB语言简介
3.5.2 系统仿真与结果分析
第四章 交流伺服系统的模糊复合控制策略
§4.1 引言
§4.2 模糊控制概述
4.2.1 模糊控制的产生背景
4.2.2 模糊控制的突出优点
4.2.3 常规模糊控制的局限性及其改进方法
4.2.4 模糊控制方法的研究现状和进展
§4.3 模糊控制原理与设计方法
§4.4 基于IGA优化的模糊自适应控制的交流伺服系统
§4.5 模糊自适应控制器AFC的设计
4.5.1 问题的提出
4.5.2 AFC的结构设计
4.5.3 模糊控制规则的双映射复合生成方法
4.5.4 双映射复合模糊控制器的设计实现
§4.6 免疫遗传算法
4.6.1 传统遗传算法的特点
4.6.2 免疫机理及其特点
4.6.3 IGA算法步骤
§4.7 仿真实验结果
第五章 交流伺服系统的多模智能协调控制
§5.1 交流伺服系统的切换控制策略
5.1.1 系统的动态响应过程分析和切换控制的原理
5.1.2 双模糊切换控制的交流伺服系统
§5.2 交流伺服系统的多模智能协调控制策略
5.2.1 多模智能协调控制的概念
5.2.2 基于RBF的多模智能协调控制在交流伺服系统中的应用
5.2.3 基于RBF优化的智能协调器
§5.3 仿真实验结果及分析
第六章 数字化高性能交流伺服系统的研究
§6.1 引言
§6.2 全数字高性能交流伺服系统的设计
第七章 总结与展望
§7.1 全文所做工作总结
§7.2 有待进一步深入研究的问题
参考文献
致谢
博士期间的研究论文
发布时间: 2005-07-14
参考文献
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