本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)辨識(shí)算法研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)相較于普通交流變頻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功率因數(shù)高,運(yùn)行損耗低,高力矩慣量比,控制簡(jiǎn)單方便的優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于要求定位準(zhǔn)確,響應(yīng)快速,調(diào)速范圍寬的高性能伺服領(lǐng)域。然而,隨著實(shí)際需求的提高與研究的深入,對(duì)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)性能的要求越來(lái)越高,其機(jī)械性能受電機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù),尤其是系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響較大。若能夠?qū)D(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí),依據(jù)辨識(shí)結(jié)果對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行迅速調(diào)整,可大大提高永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制效果。本文圍繞永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了以下研究:本文建立了永磁同步電機(jī)矢量控制數(shù)學(xué)模型及其雙閉環(huán)仿真模型,針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)提出了基于模型參考自適應(yīng)原理的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)算法和基于遞推最小二乘原理的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)算法。通過(guò)MATLAB/Simulink仿真分析了不同給定條件下兩種算法的辨識(shí)結(jié)果情況,研究了增益系數(shù)對(duì)模型參考自適應(yīng)算法的影響及遺忘因子對(duì)最小二乘算法的影響。針對(duì)辨識(shí)算法在快速性和穩(wěn)定性方面存在的矛盾,提出了根據(jù)外界條件變化參數(shù)可調(diào)節(jié)的改進(jìn)算法,有效提高了算法的辨識(shí)效果,增強(qiáng)了算法的實(shí)用性。同時(shí),將慣量辨識(shí)結(jié)果與PI參數(shù)自整定技術(shù)相結(jié)合,對(duì)系統(tǒng)速度環(huán)控制器參數(shù)進(jìn)行自整定,提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。針對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí),本文在全階狀態(tài)觀測(cè)器的基礎(chǔ)上運(yùn)用狀態(tài)重構(gòu)思想,詳細(xì)闡述了兩種不同結(jié)構(gòu)的降階負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的構(gòu)造思路,兩種降階負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器結(jié)構(gòu)中分別包含兩個(gè)和一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù),調(diào)節(jié)控制簡(jiǎn)便,實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。通過(guò)建立相關(guān)仿真模型,選擇不同的極點(diǎn)配置方式,分析研究了影響降階負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器辨識(shí)效果的因素,選取最優(yōu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的有效觀測(cè)。同時(shí),使用負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)增加前饋補(bǔ)償,提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力,減小了因負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化引起的速度波動(dòng)。最后,以施耐德伺服電機(jī)為基礎(chǔ)搭建了伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),使用Lab VIEW編制了上位機(jī)軟件界面,設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)M了伺服電機(jī)實(shí)際工作環(huán)境中出現(xiàn)的系統(tǒng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化的情景,驗(yàn)證了辨識(shí)算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341
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本文編號(hào)：1240045