發(fā)布時(shí)間：2018-12-11 19:12

【摘要】：伺服系統(tǒng)是先進(jìn)數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的核心部件之一,隨著電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展,交流伺服系統(tǒng)在很多領(lǐng)域已經(jīng)慢慢地取代了直流伺服系統(tǒng)。永磁同步電機(jī)以其高效率、高功率因數(shù)、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中。本文研究了一種以自抗擾控制技術(shù)為核心的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng),用新型的控制方法代替了傳統(tǒng)的PID控制方法,能充分提高伺服系統(tǒng)的精度以及抗干擾能力。永磁同步電機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電混合系統(tǒng),對(duì)控制系統(tǒng)具有較高的要求,而自抗擾控制是一種新型的控制技術(shù),它由跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器以及非線性誤差反饋控制律組成,它結(jié)合了經(jīng)典PID控制器以及現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方法,非常適合用于伺服系統(tǒng)的控制。本文研究了自抗擾控制器的特性,自抗擾控制器的線性化方法及其參數(shù)配置過程,減少了自抗擾控制器參數(shù)的個(gè)數(shù)及簡(jiǎn)化整定過程,研究了利用系統(tǒng)模型信息的自抗擾控制器,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過深入研究永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型,找到了系統(tǒng)存在擾動(dòng)的原因,并將自抗擾控制器引入到永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中,根據(jù)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,把系統(tǒng)的不確定項(xiàng)擴(kuò)張為新狀態(tài),通過擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)擾動(dòng)實(shí)時(shí)觀測(cè)并對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。在此基礎(chǔ)上結(jié)合矢量控制設(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)的電流環(huán),速度環(huán)和位置環(huán)控制器,并在Matlab/Simulink中對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行建模,完成了伺服控制系統(tǒng)的整體仿真,驗(yàn)證了控制策略的有效性。最后,設(shè)計(jì)了基于STM32處理器以及智能功率器件的伺服系統(tǒng)并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路,電流檢測(cè)電路,轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路等硬件電路,并在分析了系統(tǒng)總體需求的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)調(diào)試。
[Abstract]:Servo system is one of the core components of advanced NC machine tools and industrial robots. With the development of power electronics technology, modern control technology and digital signal processing technology, Ac servo system has gradually replaced DC servo system in many fields. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used in servo system because of its high efficiency, high power factor and moderate price. In this paper, a permanent magnet synchronous motor servo system with active disturbance rejection control technology as the core is studied. The traditional PID control method is replaced by a new control method, which can fully improve the precision and anti-interference ability of the servo system. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is a complex electromechanical hybrid system, which has high requirements for control system. Active disturbance rejection control (ADRC) is a new control technology. The extended state observer and the nonlinear error feedback control law are combined with the classical PID controller and the modern control theory. It is very suitable for servo system control. In this paper, the characteristics of the ADRC, the linearization method of the ADRC and its parameter configuration process are studied, the number of the parameters of the ADRC is reduced and the tuning process is simplified, and the ADRC using the system model information is studied. And the simulation is carried out. By studying the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the cause of disturbance is found, and the active disturbance rejection controller is introduced into PMSM servo system. According to the mathematical model of PMSM, the disturbance rejection controller is introduced into the PMSM servo system. The uncertainty of the system is extended to a new state, and the disturbance is observed and compensated by the extended state observer. Based on this, the current loop, speed loop and position loop controller of servo system are designed combined with vector control, and each module of the system is modeled in Matlab/Simulink, and the whole simulation of servo control system is completed. The effectiveness of the control strategy is verified. Finally, the servo system based on STM32 processor and intelligent power device is designed, and the drive circuit, current detection circuit, rotor position detection circuit and other hardware circuits are designed. The system software is designed and debugged.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM341;TM921.541

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本文編號(hào)：2373078