旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制策略與驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-10-08 22:30
本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制策略與驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?/strong>
更多相關(guān)文章： 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī) 自抗擾控制 多重化 電流紋波 位置伺服控制
【摘要】：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)因其具有線性控制、高定位精度、直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)在精密位置伺服控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,而近年來(lái)隨著應(yīng)用環(huán)境的不斷升級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷增加,對(duì)音圈電機(jī)的控制性能也提出越來(lái)越高的要求,研究高性能音圈電機(jī)控制系統(tǒng)顯得非常必要。本文首先分析了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的工作原理并建立了電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型,進(jìn)一步討論了在一定物理限制條件下的音圈電機(jī)極限動(dòng)態(tài)性能,包括對(duì)正弦參考的幅值和相位跟蹤以及階躍響應(yīng)的快速無(wú)超調(diào)最短響應(yīng)時(shí)間,這些動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)直接決定了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)閉環(huán)控制效果和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)音圈電機(jī)動(dòng)態(tài)模型建立困難以及位置控制精度要求高的特點(diǎn),本文研究了基于自抗擾控制策略的音圈電機(jī)控制方案。分別分析了構(gòu)成自抗擾控制的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器環(huán)節(jié)和反饋控制律環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性,給出了具有參考輸入的自抗擾閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷條件。同時(shí),在基于帶寬概念對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)進(jìn)行配置前提下,對(duì)具有不同和相同擴(kuò)張階數(shù)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器性能進(jìn)行了頻域和時(shí)域分析,并考察了擴(kuò)張階數(shù)、帶寬對(duì)觀測(cè)器性能的影響。分析了針對(duì)不同參考信號(hào)的線性反饋控制律閉環(huán)性能,結(jié)果表明適當(dāng)?shù)膮?shù)配置可以將高階閉環(huán)系統(tǒng)等效為二階或一階系統(tǒng),閉環(huán)控制性能更理想。在穩(wěn)定性和控制性能分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的單級(jí)自抗擾控制策略和串級(jí)自抗擾控制策略,并與三閉環(huán)具有前饋的PID控制進(jìn)行了仿真效果對(duì)比,結(jié)果表明串級(jí)自抗擾控制精度和位置帶寬更高,控制信號(hào)噪聲較小。為了抑制電流紋波帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、噪聲和對(duì)位置精度的影響,在單雙極性調(diào)制電流紋波分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了電流紋波幅值與位置精度的關(guān)系,進(jìn)而提出了基于多重化拓?fù)涞囊羧﹄姍C(jī)驅(qū)動(dòng)方案,并得出了電流紋波幅值與多重化模塊數(shù)的四次方成反比。針對(duì)多重化驅(qū)動(dòng)時(shí)各相電流不均衡問(wèn)題,本文提出了一種基于簡(jiǎn)單采樣方式的均流控制策略,實(shí)現(xiàn)了各相的均流控制。最后,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出控制策略的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī) 自抗擾控制 多重化 電流紋波 位置伺服控制
【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)】：TM359.4
【目錄】： - 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第1章 緒論9-17
- 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
- 1.2 音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀10-14
- 1.2.1 功率放大環(huán)節(jié)10-12
- 1.2.2 閉環(huán)運(yùn)算環(huán)節(jié)12-14
- 1.3 音圈電機(jī)控制策略研究現(xiàn)狀14-16
- 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容16-17
- 第2章 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)性能分析17-25
- 2.1 引言17
- 2.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分析17-19
- 2.3 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能19-23
- 2.3.1 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的正弦跟蹤動(dòng)態(tài)性能19-21
- 2.3.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的階躍跟蹤動(dòng)態(tài)性能21-23
- 2.4 本章小結(jié)23-25
- 第3章 基于自抗擾控制的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制系統(tǒng)性能分析25-47
- 3.1 引言25
- 3.2 自抗擾控制的基本原理25-28
- 3.3 線性自抗擾控制器穩(wěn)定性分析28-33
- 3.3.1 線性全狀態(tài)反饋控制律穩(wěn)定性分析29-30
- 3.3.2 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器穩(wěn)定性分析30-31
- 3.3.3 線性自抗擾控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析31-33
- 3.4 線性自抗擾控制器性能分析33-46
- 3.4.1 線性擴(kuò)張觀測(cè)器性能分析33-39
- 3.4.2 線性反饋控制律性能分析39-46
- 3.5 本章小結(jié)46-47
- 第4章 基于自抗擾控制的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-59
- 4.1 引言47
- 4.2 單級(jí)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)47-53
- 4.2.1 三階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器及反饋控制律設(shè)計(jì)47-49
- 4.2.2 單級(jí)線性自抗擾控制系統(tǒng)仿真分析49-53
- 4.3 串級(jí)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)53-58
- 4.3.1 二階及一階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)54-55
- 4.3.2 線性反饋控制律設(shè)計(jì)55-56
- 4.3.3 串級(jí)線性自抗擾控制系統(tǒng)仿真分析56-58
- 4.4 本章小結(jié)58-59
- 第5章 基于多重化技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?/span>59-76
- 5.1 引言59
- 5.2 單雙極性調(diào)制及其電流紋波對(duì)位置精度的影響59-64
- 5.2.1 單雙極性調(diào)制及其電流紋波分析59-62
- 5.2.2 電流紋波對(duì)電機(jī)位置精度的影響62-64
- 5.3 多重化技術(shù)及電流紋波分析64-71
- 5.3.1 二重化技術(shù)下的音圈電機(jī)電樞電流紋波分析65-68
- 5.3.2 n重化技術(shù)下的音圈電機(jī)電樞電流紋波分析68-71
- 5.4 基于均勻載波移相的多重化逆變均流控制技術(shù)71-75
- 5.4.1 均流控制問(wèn)題的提出71-73
- 5.4.2 均流控制策略與仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證73-75
- 5.5 本章小結(jié)75-76
- 第6章 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)76-81
- 6.1 引言76
- 6.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)76-78
- 6.3 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證78-80
- 6.4 本章小結(jié)80-81
- 結(jié)論81-82
- 參考文獻(xiàn)82-87
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果87-89
- 致謝89
【參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 高志強(qiáng);;自抗擾控制思想探究[J];控制理論與應(yīng)用;2013年12期
2 李勇;寧劍建;;微小型旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)的磁路分析與電樞反應(yīng)研究[J];微電機(jī);2013年11期
3 李笑倩;宋強(qiáng);劉文華;李建國(guó);;采用載波移相調(diào)制的模塊化多電平換流器電容電壓平衡控制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年09期
4 李立毅;劉麗麗;吳紅星;;音圈電機(jī)位置伺服系統(tǒng)電流驅(qū)動(dòng)器的兩種設(shè)計(jì)方法研究[J];微電機(jī);2011年11期
5 翟小飛;劉德志;歐陽(yáng)斌;魏克銀;晏明;;對(duì)稱PWM減小H半橋型開關(guān)功放電流紋波的新方法[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2011年02期
6 王大_g;郭宏;于凱平;張立佳;;基于FPGA的直接驅(qū)動(dòng)閥用音圈電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)器[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年08期
7 張亮;房建成;;電磁軸承脈寬調(diào)制型開關(guān)功放的實(shí)現(xiàn)及電流紋波分析[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年03期
8 韓京清;;自抗擾控制技術(shù)[J];前沿科學(xué);2007年01期
9 趙興玉;張勝泉;張大衛(wèi);;基于音圈電機(jī)精密定位平臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期
10 韓京清;從PID技術(shù)到“自抗擾控制”技術(shù)[J];控制工程;2002年03期
，
本文編號(hào)：996624
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/996624.html
本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制策略與驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?/strong>
更多相關(guān)文章： 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī) 自抗擾控制 多重化 電流紋波 位置伺服控制
【摘要】：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)因其具有線性控制、高定位精度、直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)在精密位置伺服控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,而近年來(lái)隨著應(yīng)用環(huán)境的不斷升級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷增加,對(duì)音圈電機(jī)的控制性能也提出越來(lái)越高的要求,研究高性能音圈電機(jī)控制系統(tǒng)顯得非常必要。本文首先分析了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的工作原理并建立了電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型,進(jìn)一步討論了在一定物理限制條件下的音圈電機(jī)極限動(dòng)態(tài)性能,包括對(duì)正弦參考的幅值和相位跟蹤以及階躍響應(yīng)的快速無(wú)超調(diào)最短響應(yīng)時(shí)間,這些動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)直接決定了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)閉環(huán)控制效果和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)音圈電機(jī)動(dòng)態(tài)模型建立困難以及位置控制精度要求高的特點(diǎn),本文研究了基于自抗擾控制策略的音圈電機(jī)控制方案。分別分析了構(gòu)成自抗擾控制的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器環(huán)節(jié)和反饋控制律環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性,給出了具有參考輸入的自抗擾閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷條件。同時(shí),在基于帶寬概念對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)進(jìn)行配置前提下,對(duì)具有不同和相同擴(kuò)張階數(shù)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器性能進(jìn)行了頻域和時(shí)域分析,并考察了擴(kuò)張階數(shù)、帶寬對(duì)觀測(cè)器性能的影響。分析了針對(duì)不同參考信號(hào)的線性反饋控制律閉環(huán)性能,結(jié)果表明適當(dāng)?shù)膮?shù)配置可以將高階閉環(huán)系統(tǒng)等效為二階或一階系統(tǒng),閉環(huán)控制性能更理想。在穩(wěn)定性和控制性能分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的單級(jí)自抗擾控制策略和串級(jí)自抗擾控制策略,并與三閉環(huán)具有前饋的PID控制進(jìn)行了仿真效果對(duì)比,結(jié)果表明串級(jí)自抗擾控制精度和位置帶寬更高,控制信號(hào)噪聲較小。為了抑制電流紋波帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、噪聲和對(duì)位置精度的影響,在單雙極性調(diào)制電流紋波分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了電流紋波幅值與位置精度的關(guān)系,進(jìn)而提出了基于多重化拓?fù)涞囊羧﹄姍C(jī)驅(qū)動(dòng)方案,并得出了電流紋波幅值與多重化模塊數(shù)的四次方成反比。針對(duì)多重化驅(qū)動(dòng)時(shí)各相電流不均衡問(wèn)題,本文提出了一種基于簡(jiǎn)單采樣方式的均流控制策略,實(shí)現(xiàn)了各相的均流控制。最后,設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出控制策略的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī) 自抗擾控制 多重化 電流紋波 位置伺服控制
【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)】：TM359.4
【目錄】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第1章 緒論9-17
- 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
- 1.2 音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀10-14
- 1.2.1 功率放大環(huán)節(jié)10-12
- 1.2.2 閉環(huán)運(yùn)算環(huán)節(jié)12-14
- 1.3 音圈電機(jī)控制策略研究現(xiàn)狀14-16
- 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容16-17
- 第2章 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)性能分析17-25
- 2.1 引言17
- 2.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分析17-19
- 2.3 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能19-23
- 2.3.1 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的正弦跟蹤動(dòng)態(tài)性能19-21
- 2.3.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)的階躍跟蹤動(dòng)態(tài)性能21-23
- 2.4 本章小結(jié)23-25
- 第3章 基于自抗擾控制的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制系統(tǒng)性能分析25-47
- 3.1 引言25
- 3.2 自抗擾控制的基本原理25-28
- 3.3 線性自抗擾控制器穩(wěn)定性分析28-33
- 3.3.1 線性全狀態(tài)反饋控制律穩(wěn)定性分析29-30
- 3.3.2 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器穩(wěn)定性分析30-31
- 3.3.3 線性自抗擾控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析31-33
- 3.4 線性自抗擾控制器性能分析33-46
- 3.4.1 線性擴(kuò)張觀測(cè)器性能分析33-39
- 3.4.2 線性反饋控制律性能分析39-46
- 3.5 本章小結(jié)46-47
- 第4章 基于自抗擾控制的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-59
- 4.1 引言47
- 4.2 單級(jí)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)47-53
- 4.2.1 三階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器及反饋控制律設(shè)計(jì)47-49
- 4.2.2 單級(jí)線性自抗擾控制系統(tǒng)仿真分析49-53
- 4.3 串級(jí)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)53-58
- 4.3.1 二階及一階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)54-55
- 4.3.2 線性反饋控制律設(shè)計(jì)55-56
- 4.3.3 串級(jí)線性自抗擾控制系統(tǒng)仿真分析56-58
- 4.4 本章小結(jié)58-59
- 第5章 基于多重化技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)拓?fù)溲芯?/span>59-76
- 5.1 引言59
- 5.2 單雙極性調(diào)制及其電流紋波對(duì)位置精度的影響59-64
- 5.2.1 單雙極性調(diào)制及其電流紋波分析59-62
- 5.2.2 電流紋波對(duì)電機(jī)位置精度的影響62-64
- 5.3 多重化技術(shù)及電流紋波分析64-71
- 5.3.1 二重化技術(shù)下的音圈電機(jī)電樞電流紋波分析65-68
- 5.3.2 n重化技術(shù)下的音圈電機(jī)電樞電流紋波分析68-71
- 5.4 基于均勻載波移相的多重化逆變均流控制技術(shù)71-75
- 5.4.1 均流控制問(wèn)題的提出71-73
- 5.4.2 均流控制策略與仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證73-75
- 5.5 本章小結(jié)75-76
- 第6章 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)76-81
- 6.1 引言76
- 6.2 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)76-78
- 6.3 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證78-80
- 6.4 本章小結(jié)80-81
- 結(jié)論81-82
- 參考文獻(xiàn)82-87
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果87-89
- 致謝89
【參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 高志強(qiáng);;自抗擾控制思想探究[J];控制理論與應(yīng)用;2013年12期
2 李勇;寧劍建;;微小型旋轉(zhuǎn)音圈電機(jī)的磁路分析與電樞反應(yīng)研究[J];微電機(jī);2013年11期
3 李笑倩;宋強(qiáng);劉文華;李建國(guó);;采用載波移相調(diào)制的模塊化多電平換流器電容電壓平衡控制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年09期
4 李立毅;劉麗麗;吳紅星;;音圈電機(jī)位置伺服系統(tǒng)電流驅(qū)動(dòng)器的兩種設(shè)計(jì)方法研究[J];微電機(jī);2011年11期
5 翟小飛;劉德志;歐陽(yáng)斌;魏克銀;晏明;;對(duì)稱PWM減小H半橋型開關(guān)功放電流紋波的新方法[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2011年02期
6 王大_g;郭宏;于凱平;張立佳;;基于FPGA的直接驅(qū)動(dòng)閥用音圈電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)器[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年08期
7 張亮;房建成;;電磁軸承脈寬調(diào)制型開關(guān)功放的實(shí)現(xiàn)及電流紋波分析[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年03期
8 韓京清;;自抗擾控制技術(shù)[J];前沿科學(xué);2007年01期
9 趙興玉;張勝泉;張大衛(wèi);;基于音圈電機(jī)精密定位平臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期
10 韓京清;從PID技術(shù)到“自抗擾控制”技術(shù)[J];控制工程;2002年03期
，本文編號(hào)：996624
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/996624.html
