交流伺服系统转动惯量辨识策略研究

论文摘要

交流伺服系统存在对外在扰动信号非常敏感的缺点,电机负载转动惯量和负载转矩的变化在很大程度上制约了系统性能的提高。本文以永磁同步电机为控制对象,从系统控制辨识的仿真模型、试验平台、软件设计三个方面,重点研究了交流伺服系统转动惯量辨识的策略。首先本文介绍了转动惯量辨识的现实意义,以及国内外发展现状,接着在电机磁场定向控制理论和辨识的基本原理基础上,针对电机机械部分转动惯量影响系统动态响应的问题,提出了惯量辨识方案,并用Matlab/Simulink仿真软件搭建了控制系统的惯量辨识仿真模型,对研究的辨识方案进行验证。然后介绍了由伺服驱动器、运动控制卡和上位PC机构成的开放式运动控制系统测试验证平台,在上位机中设计了转速调节器,并根据电磁转矩信号和转速信号设计了惯量辨识模块,实现了转动惯量的辨识。在此基础之上,进一步分析双惯量负载弹性连接情况下的辨识方案,并对仿真模型做出了改进,最后,在硬件平台上,为了得到机械自然共振频率,设计了转速信号频率解析模块,为双惯量负载弹性连接时辨识系统参数提供依据,并为防止出现机械共振提供设计参考。最后,对下一步的研究工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题应用背景以及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 永磁同步电机矢量控制
• 2.1 永磁同步电机解耦数学模型
• 2.2 PMSM 的磁场定向解耦控制
• 3 永磁同步伺服电机参数辨识策略研究
• 3.1 辨识的基本原理介绍
• 3.2 永磁同步伺服电机参数辨识方案分析
• 3.3 系统仿真模型
• 3.4 辨识模块
• 3.4.1 负载转矩辨识模块
• 3.4.2 转动惯量辨识模块
• 3.5 单惯量系统仿真
• 4 永磁同步伺服电机转动惯量辨识实验研究
• 4.1 开放式运动控制系统硬件平台
• 4.2 速度伺服控制程序设计
• 4.3 辨识模块的程序设计
• 5 双惯量弹性连接辨识方案研究
• 5.1 弹性机械连接时辨识原理分析
• 5.2 双惯量弹性连接惯量辨识仿真
• 5.3 频率解析模块设计
• 6 全文总结及展望
• 致谢
• 参考文献