【摘要】：伺服裝置是機電一體化的核心執(zhí)行部件,廣泛應(yīng)用在機器人、數(shù)控機床等對電機性能要求較高、運行可靠性要求較強的領(lǐng)域。轉(zhuǎn)動慣量是保證伺服系統(tǒng)高性能控制的關(guān)鍵參數(shù)。能夠辨識出伺服系統(tǒng)負載下的慣量值,對實現(xiàn)控制器參數(shù)自整定、提高控制性能、保證動態(tài)穩(wěn)定性具有較高工程應(yīng)用意義。本文首先介紹了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型以及矢量控制策略,分析了轉(zhuǎn)動慣量對控制器參數(shù)自整的作用,同時對伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量模型進行分析。在伺服裝置高性能控制的需求背景下,分析了多種慣量辨識方法�？紤]伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量不易測量特性,提出了一種新型的基于改進粒子群算法的慣量辨識方法,能夠同時得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量和負載轉(zhuǎn)矩的最優(yōu)近似值。該方法通過對PMSM數(shù)學(xué)模型進行轉(zhuǎn)換,將慣量辨識問題抽象為啟發(fā)型尋優(yōu)問題,然后利用粒子群算法求解,并針對問題特性對粒子群算法提出了特定改進。利用MATLAB仿真環(huán)境驗證了辨識算法的可行性與有效性。在伺服系統(tǒng)硬件平臺上完成了伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計。設(shè)計了一種包含慣量辨識算法的基于組件的可重構(gòu)型伺服軟件系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計并完成了PMSM的慣量辨識實驗。實驗證明所設(shè)計辨識算法成功辨識系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量值,且能對突變的負載慣量快速響應(yīng)實時跟蹤慣量變化值。最后,將辨識所得慣量值用于控制器參數(shù)自整定,明顯提高了伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能和魯棒性。
【圖文】：

（3）忽略永磁材料與電磁產(chǎn)生的阻尼系數(shù)（4）永磁材料產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢呈正弦且忽略磁場的高次諧波。圖2.1 PMSM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Figure 2.1 PMSM Internal Structure圖 2.1 是 PMSM 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖，圖中 A、B、C 三相繞組呈 120 電角度分布。對于 PMSM 伺服系統(tǒng)，采用固定轉(zhuǎn)子作為參考坐標用于建立數(shù)學(xué)模型，基于此得到用于伺服控制的 PMSM 模型方程：

實現(xiàn)原理為：根據(jù)磁通勢不變前提，將電機在 ABC 坐標系的模型方程映射到靜止的ab坐標系，再映射至以定子磁場參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) dq 坐標系。圖2.2 ABC坐標系與ab坐標系映射圖Figure 2.2 ABC Coordinate System and ab Coordinate System圖2.3 ab坐標系與 dq 坐標系映射圖Figure 2.3 ab Coordinate System and dq Coordinate System如圖 2.2，以 ABC 坐標系下的 a 軸作為ab坐標系下的a軸的基準，，通過坐標
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻】

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本文編號：2644971