作為伺服系統(tǒng)常用的能量轉(zhuǎn)換裝置之一,采用了高性能稀土的永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單和性能良好的特性。我國作為快速發(fā)展的工業(yè)大國,并將向超級(jí)強(qiáng)國邁進(jìn)。研究高性能永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)有利于工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的快速發(fā)展和我國的充分稀土資源的更合理使用。本文將使用永磁同步電機(jī)作為系統(tǒng)的被控對(duì)象,針對(duì)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的負(fù)載突變問題,研究了模糊控制和自適應(yīng)模糊控制方法。通過對(duì)比研究的方式,得出一種更適用于負(fù)載突變場(chǎng)合的控制方法。首先,本文先對(duì)永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下進(jìn)行了建模,對(duì)比了常用的幾種矢量控制方法后選擇了直軸電流為零的方案。對(duì)電流、速度雙環(huán)系統(tǒng)采取了先電流內(nèi)環(huán)后速度外環(huán)的研究方向。在電流環(huán)的設(shè)計(jì)過程中,先對(duì)直軸電流和交軸電流采取了解耦,后又將電流環(huán)和速度環(huán)化簡計(jì)算成了典型系統(tǒng),通過時(shí)域和頻域分析方法完成了基礎(chǔ)模型的設(shè)計(jì)。其次,研究了模糊邏輯控制方法,該方法的萬能逼近特性可以以任意精度逼近非線性系統(tǒng),此特性能夠能應(yīng)對(duì)負(fù)載突變和參數(shù)不確定性問題。選擇了MAMDANI型模糊控制器。根據(jù)控制器參數(shù)和時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系,在常規(guī)PID算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了PID參數(shù)可以自主調(diào)節(jié)的模糊控制器。并對(duì)控制器的主要可調(diào)參數(shù)量化因子和比例因子進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析,在模糊輸入變量和模糊集合子元素的選擇上,主要探討了控制可實(shí)現(xiàn)性和控制精度的問題。最后,研究了一種新型的自適應(yīng)模糊控制方法。自適應(yīng)模糊控制的設(shè)計(jì)過程分為:自適應(yīng)律的獲取和模糊控制器的設(shè)計(jì)兩部分。采用了Lyapunov綜合設(shè)計(jì)方法。自適應(yīng)律的設(shè)計(jì)使用了反步設(shè)計(jì)方法,每一步都確保了系統(tǒng)是Lyapunov條件下的穩(wěn)定。采用模糊邏輯系統(tǒng)去逼近控制律中無法求得的非線性函數(shù),使設(shè)計(jì)過程變簡單易行。所設(shè)計(jì)出的自適應(yīng)模糊控制器在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下,保證系統(tǒng)所有信號(hào)都是收斂的,系統(tǒng)有著小的穩(wěn)態(tài)誤差。在對(duì)每種控制設(shè)計(jì)完成后,都采取了仿真驗(yàn)證。在相同給定條件下,仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)在不同的運(yùn)行狀態(tài)下各種控制方法的優(yōu)劣性。所提出的自適應(yīng)模糊控制在應(yīng)對(duì)負(fù)載突變時(shí)有著較好的控制效果,該方法使控制器的設(shè)計(jì)過程變簡單,同時(shí)擁有了良好的控制效果。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP273.4;TM341
【部分圖文】：

系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

- 23 -如圖 2-11。圖2-11 械子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的開環(huán) bode圖從圖中可以看出，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在 J ~ 6J 從小到大增加時(shí)，高頻段的增益是逐漸減小的，相位也發(fā)生了一定滯后。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量發(fā)生大變化時(shí)，系統(tǒng)高頻段開環(huán)增益越小，相位滯后越大。若系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)pnK 保持不變，在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變大時(shí)，跟隨性能和抗擾性能會(huì)受到一定程度的影響。在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的變化不敏感，轉(zhuǎn)速變化很慢，無法滿足控制精度，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。所以

- 25 -(c) 三相電流波形圖2-12 突變過程 PI 控制仿真曲線從仿真結(jié)果可以得出，在(a)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線中，在空載情況下，在系統(tǒng)剛開始運(yùn)行突加給定轉(zhuǎn)速情況下，轉(zhuǎn)速跟蹤的上升時(shí)間約為 0.075 s，超調(diào)量約為0.2%，曲線在給定值上下經(jīng)過 2 次震蕩便不再產(chǎn)生震蕩。在突然降速的情況下轉(zhuǎn)速的最大偏差約為 3%，調(diào)節(jié)時(shí)間約為 0.34 s，經(jīng)過 3 次震蕩后完成速度調(diào)節(jié)。系統(tǒng)突加負(fù)載轉(zhuǎn)矩 =10N mLT 時(shí)的動(dòng)態(tài)降落約為 0.5%。在(b)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線中
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2868491