本文關(guān)鍵詞：基于步進(jìn)電機(jī)的電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)自整定及軌跡控制研究

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【摘要】：電動(dòng)執(zhí)行器定位控制在生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用,在使用搭載步進(jìn)電機(jī)的電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行定位控制的時(shí)候,定位系統(tǒng)的定位精度和響應(yīng)波形,會(huì)隨著負(fù)載質(zhì)量的變化而變化,這是由電動(dòng)執(zhí)行器核心部件步進(jìn)電機(jī)本身特性引起的。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的步進(jìn)電機(jī),在負(fù)載過(guò)大的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)丟步或失步的現(xiàn)象;在相同負(fù)載下,轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正常啟動(dòng)的現(xiàn)象。為了改善搭載步進(jìn)電機(jī)電動(dòng)執(zhí)行器的控制效果,需要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的特性進(jìn)行深入了解,需要對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器的控制參數(shù)進(jìn)行整定,仍采用固定的控制參數(shù),將無(wú)法應(yīng)對(duì)干擾劇烈的工作環(huán)境。本文首先介紹了電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展歷史以及其相比于氣動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)控制參數(shù)自整定方法的國(guó)內(nèi)外研究狀況進(jìn)行了整理綜述。同時(shí),對(duì)插值軌跡規(guī)劃的理論方法以及研究狀況進(jìn)行了總結(jié)。然后,本文介紹了電動(dòng)執(zhí)行器核心部件步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),包括其分類(lèi)、工作原理以及基本特性等。分析了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。給出了精確簡(jiǎn)潔的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)。利用步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,連接了基于simulink的電動(dòng)執(zhí)行器仿真模型,進(jìn)行了仿真分析,并通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行器開(kāi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。隨后,本文研究了電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制的原理,建立了電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并給出了位置閉環(huán)控制的控制算法與實(shí)現(xiàn)方式。最后通過(guò)大量不同工況下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本文繼續(xù)研究了模型參考自適應(yīng)控制理論�；谠撍枷肜碚摶A(chǔ),研究了電動(dòng)執(zhí)行器控制參數(shù)自整定的實(shí)驗(yàn)原理以及控制算法。隨后,在電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上增加利用速度狀態(tài)判斷運(yùn)行狀態(tài)的控制環(huán)節(jié),完成電動(dòng)執(zhí)行器控制參數(shù)自整定控制,并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后,本文研究了線性插值軌跡規(guī)劃理論,對(duì)典型曲線進(jìn)行了線性插值軌跡規(guī)劃。并基于電動(dòng)執(zhí)行器控制參數(shù)自整定方案,進(jìn)行了雙軸電動(dòng)執(zhí)行器軌跡跟蹤控制的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)執(zhí)行器 步進(jìn)電機(jī) 仿真模型 參數(shù)自整定 軌跡跟蹤
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM383.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來(lái)源10
• 1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究狀況11-16
• 1.3.1 電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 控制參數(shù)自整定控制技術(shù)的研究狀況12-15
• 1.3.3 線性插值軌跡規(guī)劃技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 電動(dòng)執(zhí)行器控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及開(kāi)環(huán)控制17-40
• 2.1 電動(dòng)執(zhí)行器簡(jiǎn)介17-18
• 2.2 步進(jìn)電機(jī)基礎(chǔ)概述18-20
• 2.2.1 步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)及工作原理18
• 2.2.2 步進(jìn)電機(jī)的基本特性18-20
• 2.3 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.3.1 恒電感模型20-22
• 2.3.2 變電感模型22-23
• 2.3.3 變電感簡(jiǎn)化模型23-24
• 2.4 混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理24-27
• 2.4.1 H橋功率驅(qū)動(dòng)25
• 2.4.2 恒頻斬波恒相流驅(qū)動(dòng)25-26
• 2.4.3 PWM脈沖調(diào)制技術(shù)26-27
• 2.5 步進(jìn)電機(jī)加減速控制27-29
• 2.6 電動(dòng)執(zhí)行器滾珠絲杠數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.7 電動(dòng)執(zhí)行器仿真模型30-33
• 2.7.1 步進(jìn)電機(jī)模塊建模30-32
• 2.7.2 恒頻斬波恒流驅(qū)動(dòng)器模塊建模32-33
• 2.7.3 外負(fù)載干擾模塊建模33
• 2.8 電動(dòng)執(zhí)行器開(kāi)環(huán)控制模塊及仿真結(jié)果33-37
• 2.9 電動(dòng)執(zhí)行器開(kāi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)37-39
• 2.10 本章小結(jié)39-40
• 第3章 電動(dòng)執(zhí)行器的位置閉環(huán)控制40-61
• 3.1 電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制原理40
• 3.2 電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介40-44
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)原理構(gòu)架40-41
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件組成41-43
• 3.2.3 基于KV-Studio的PLC控制程序編譯43-44
• 3.2.4 基于Labview的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)44
• 3.3 電動(dòng)執(zhí)行器位置閉環(huán)控制算法與實(shí)現(xiàn)44-46
• 3.4 電動(dòng)執(zhí)行器閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)46-54
• 3.4.1 不同負(fù)載定位情況實(shí)驗(yàn)分析46-48
• 3.4.2 相同負(fù)載重復(fù)動(dòng)作情況實(shí)驗(yàn)分析48-53
• 3.4.3 多點(diǎn)順序動(dòng)作情況實(shí)驗(yàn)分析53-54
• 3.5 垂直工況位置閉環(huán)情況實(shí)驗(yàn)54-60
• 3.5.1 不同負(fù)載垂直工況位置閉環(huán)實(shí)驗(yàn)分析55-56
• 3.5.2 改變速度增益位置閉環(huán)實(shí)驗(yàn)分析56-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第4章 電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)自整定控制61-73
• 4.1 自適應(yīng)控制理論概述61-64
• 4.1.1 自適應(yīng)控制理論的特點(diǎn)61
• 4.1.2 自適應(yīng)控制理論的分類(lèi)61-62
• 4.1.3 自適應(yīng)控制理論的結(jié)構(gòu)及原理62
• 4.1.4 模型參考自適應(yīng)理論62-64
• 4.2 電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)自整定控制原理64-66
• 4.2.1 參考模型的確定64-66
• 4.2.2 參數(shù)自整定閉環(huán)實(shí)驗(yàn)方案的確定66
• 4.3 電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)自整定控制的算法與實(shí)現(xiàn)66-68
• 4.4 電動(dòng)執(zhí)行器參數(shù)自整定控制實(shí)驗(yàn)68-72
• 4.4.1 單次參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn)分析68-70
• 4.4.2 多次參數(shù)自整定實(shí)驗(yàn)分析70-71
• 4.4.3 參數(shù)整定調(diào)整過(guò)程實(shí)驗(yàn)分析71-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第5章 電動(dòng)執(zhí)行器軌跡控制研究73-81
• 5.1 線性插值軌跡規(guī)劃73-76
• 5.1.1 線性插值簡(jiǎn)介73-74
• 5.1.2 圓形軌跡線性規(guī)劃74-75
• 5.1.3 正弦軌跡線性規(guī)劃75
• 5.1.4 最小輪廓誤差理論75-76
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹76-77
• 5.3 電動(dòng)執(zhí)行器軌跡控制實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析77-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：968921