本文關(guān)鍵詞：直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)抗負載擾動研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)控轉(zhuǎn)臺 直接驅(qū)動 抗負載擾動 滑�？刂� 負載轉(zhuǎn)矩觀測器

【摘要】：直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與傳統(tǒng)機械傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺相比,由于消除了中間傳動機構(gòu)對系統(tǒng)精度和控制性能的影響,具有結(jié)構(gòu)簡單、加速度大、響應(yīng)速度快及定位精度高等優(yōu)點,是未來數(shù)控轉(zhuǎn)臺發(fā)展的必然趨勢。直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺因為“零傳動”具備種種優(yōu)點,但同時自身及外界的任何擾動都將毫無緩沖地直接作用在力矩電機上,故系統(tǒng)對負載擾動、慣量變化和電機轉(zhuǎn)矩波動等更為敏感。為充分發(fā)揮出直驅(qū)技術(shù)在數(shù)控轉(zhuǎn)臺應(yīng)用中的優(yōu)勢,本文嘗試尋找合適的控制策略以提高直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺的抗負載擾動能力,主要工作如下:(1)分析了兩類同步力矩電機的控制原理、建立了它們的數(shù)學模型,研究了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中的正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)和空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù),并在Simulink中建立了直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的仿真模型,為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。(2)利用基于新型指數(shù)趨近律的積分滑模控制提高直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的抗負載擾動能力。針對RM166/100型環(huán)形永磁力矩電機的仿真表明,所設(shè)計的積分滑模速度調(diào)節(jié)器能將轉(zhuǎn)臺突加負載后的轉(zhuǎn)速降和轉(zhuǎn)速恢復(fù)時間由PI速度調(diào)節(jié)器的18r/min和0.25s分別減小到12 r/min和0.035s;新型指數(shù)趨近律能夠大幅削弱滑模控制固有的“抖振”現(xiàn)象。(3)利用基于改進降階負載轉(zhuǎn)矩觀測器的前饋補償方法提高直接驅(qū)動數(shù)控轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的抗負載擾動能力。改進降階負載轉(zhuǎn)矩觀測器采用電機轉(zhuǎn)角代替電機轉(zhuǎn)速作為反饋校正輸入,從而避免了由轉(zhuǎn)角微分求轉(zhuǎn)速可能引入的高頻噪音。針對RM166/100型環(huán)形永磁力矩電機的仿真表明,基于改進降階負載轉(zhuǎn)矩觀測器的前饋補償方法能夠取得和滑模控制相近的抗擾動效果,且能改善轉(zhuǎn)臺的啟動性能。(4)設(shè)計了一個抗負載擾動實驗平臺,利用DSP實現(xiàn)電機控制算法、利用磁粉制動器模擬負載轉(zhuǎn)矩。初步實驗表明實驗平臺能夠可靠運行,為進一步通過實驗比較控制策略的抗擾性打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控轉(zhuǎn)臺 直接驅(qū)動 抗負載擾動 滑�？刂� 負載轉(zhuǎn)矩觀測器
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.6;TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 研究背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀15-25
• 1.2.1 直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 直驅(qū)轉(zhuǎn)臺的發(fā)展和研究現(xiàn)狀19-23
• 1.2.3 抗負載擾動研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3 研究目的和內(nèi)容25
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)25-27
• 第二章 直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的建模27-53
• 2.1 三相同步力矩電機的控制原理和數(shù)學模型27-37
• 2.1.1 方波力矩電機的換相控制原理和數(shù)學模型27-34
• 2.1.2 正弦波力矩電機的矢量控制原理和數(shù)學模型34-37
• 2.2 脈沖寬度調(diào)制技術(shù)37-44
• 2.2.1 現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)37-38
• 2.2.2 SPWM技術(shù)38-39
• 2.2.3 SVPWM技術(shù)39-44
• 2.3 直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的建模44-52
• 2.3.1 方波力矩電機直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的建模44-46
• 2.3.2 正弦波力矩電機直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的建模46-52
• 2.4 本章小結(jié)52-53
• 第三章 基于滑�？刂频目关撦d擾動研究53-63
• 3.1 滑�？刂评碚摳攀�53-58
• 3.1.1 滑模控制的發(fā)展簡史53-54
• 3.1.2 滑�？刂葡到y(tǒng)的定義和三個要素54-55
• 3.1.3 滑模控制系統(tǒng)的抖振問題和動態(tài)品質(zhì)55-56
• 3.1.4 切換函數(shù)（滑模面）的設(shè)計56-57
• 3.1.5 控制函數(shù)（控制律）的設(shè)計57-58
• 3.2 直驅(qū)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)積分滑模速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計58-60
• 3.2.1 滑模面的設(shè)計58
• 3.2.2 趨近律的設(shè)計58-59
• 3.2.3 控制率的求取59-60
• 3.3 滑�？刂瓶箶_效果的仿真研究60-61
• 3.4 本章小結(jié)61-63
• 第四章 基于負載轉(zhuǎn)矩觀測及前饋補償?shù)目关撦d擾動研究63-71
• 4.1 負載狀態(tài)觀測器63-66
• 4.1.1 全階負載轉(zhuǎn)矩觀測器65
• 4.1.2 降階負載轉(zhuǎn)矩觀測器65-66
• 4.2 改進降階負載轉(zhuǎn)矩觀測器66-67
• 4.3 負載轉(zhuǎn)矩觀測及前饋補償抗擾效果的仿真研究67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第五章 抗負載擾動實驗平臺71-85
• 5.1 實驗平臺的設(shè)計71-83
• 5.1.1 硬件電路設(shè)計71-79
• 5.1.2 DSP控制程序設(shè)計79-83
• 5.2 初步實驗數(shù)據(jù)83
• 5.3 本章小結(jié)83-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 完成的工作85
• 6.2 存在的不足85-87
• 參考文獻87-93
• 致謝93-94
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文94

【參考文獻】

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本文編號：596334