本文關(guān)鍵詞：伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)自整定技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：目前在伺服驅(qū)動(dòng)裝置中應(yīng)用最廣的是PID控制器,但是PID控制器參數(shù)整定困難,最優(yōu)控制參數(shù)往往由多種因素決定。傳統(tǒng)的手工整定過(guò)程繁瑣耗時(shí)而且當(dāng)工作環(huán)境或?qū)ο髤?shù)變化后,參數(shù)還需要重新校正。鑒于此,本文在“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專項(xiàng)支持下,以實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的可重構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)裝置為基礎(chǔ),對(duì)PID參數(shù)自整定技術(shù)進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)的自整定。本文首先根據(jù)矢量變換原理,建立了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,并詳細(xì)分析了SVPWM調(diào)制技術(shù)、PID控制原理以及永磁同步電機(jī)矢量控制的原理和結(jié)構(gòu);然后在伺服系統(tǒng)電流環(huán)和速度環(huán)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,提出了電流采樣策略和反電勢(shì)補(bǔ)償策略并推導(dǎo)了控制器參數(shù)的整定公式,得出控制器參數(shù)整定的關(guān)鍵是電機(jī)參數(shù)的辨識(shí),進(jìn)而分別研究了電機(jī)電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)的辨識(shí)算法并在MATLAB/Simulink中完成了仿真實(shí)驗(yàn);接著由于數(shù)學(xué)模型的局限性,為得到最優(yōu)的控制器參數(shù),用遺傳算法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,進(jìn)而詳細(xì)分析了遺傳算法對(duì)PI參數(shù)尋優(yōu)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)步驟并在MATLAB/Simulink中對(duì)算法進(jìn)行了仿真;最后在伺服驅(qū)動(dòng)裝置軟件平臺(tái)上,設(shè)計(jì)了反電勢(shì)補(bǔ)償、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)和遺傳算法組件,實(shí)現(xiàn)了伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)的自整定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方案的正確性和可行性。本文根據(jù)伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型初步整定控制器參數(shù),再利用遺傳算法對(duì)控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了基于模型的整定算法與基于規(guī)則的智能搜索算法的結(jié)合,為伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)自整定的研究提供了新思路。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 伺服系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí) 遺傳算法 參數(shù)自整定
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.1.1 伺服系統(tǒng)發(fā)展概述11-12
• 1.1.2 伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)自整定技術(shù)12-14
• 1.2 課題研究背景和目標(biāo)14-15
• 1.3 課題研究意義15
• 1.4 課題來(lái)源和研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型與矢量控制17-30
• 2.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型17-22
• 2.1.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 矢量變換18-21
• 2.1.3 永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2 SVPWM技術(shù)原理22-27
• 2.2.1 基本電壓矢量22-24
• 2.2.2 基本電壓矢量作用時(shí)間24-26
• 2.2.3 PWM波的產(chǎn)生26-27
• 2.3 PID控制原理27-28
• 2.4 永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于參數(shù)辨識(shí)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)整定30-49
• 3.1 電流環(huán)控制結(jié)構(gòu)30-34
• 3.1.1 電流環(huán)結(jié)構(gòu)分析30-31
• 3.1.2 電流采樣策略31-33
• 3.1.3 反電勢(shì)補(bǔ)償策略33-34
• 3.2 電流環(huán)參數(shù)整定34-36
• 3.2.1 電流環(huán)參數(shù)整定分析34-35
• 3.2.2 電氣參數(shù)辨識(shí)35-36
• 3.3 速度環(huán)控制結(jié)構(gòu)36-37
• 3.4 速度環(huán)參數(shù)整定37-42
• 3.4.1 速度環(huán)參數(shù)整定分析37-38
• 3.4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的辨識(shí)38-42
• 3.5 仿真實(shí)驗(yàn)42-48
• 3.5.1 矢量控制系統(tǒng)的搭建42-45
• 3.5.2 電流采樣仿真45
• 3.5.3 參數(shù)整定仿真45-47
• 3.5.4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)仿真47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于遺傳算法的伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)優(yōu)化49-60
• 4.1 遺傳算法概述49-51
• 4.1.1 遺傳算法的基本原理49-50
• 4.1.2 遺傳算法的組成要素50-51
• 4.2 對(duì)控制器參數(shù)優(yōu)化的遺傳算法設(shè)計(jì)51-56
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 伺服驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)自整定的實(shí)現(xiàn)與分析60-70
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)60-61
• 5.2 控制層算法設(shè)計(jì)61-66
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析66-69
• 5.3.1 反電勢(shì)補(bǔ)償66-67
• 5.3.2 控制器參數(shù)的整定與優(yōu)化67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)束語(yǔ)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 發(fā)表文章74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1060836