本文關(guān)鍵詞：光纖環(huán)繞制電機(jī)控制策略研究　出處：《中北大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 光纖環(huán)纏繞 同步控制 抗擾控制 永磁同步電機(jī)

【摘要】：光纖環(huán)是光纖陀螺儀的核心元件,其光路參數(shù)具有顯著的分布式特征,其幾何特性和物理特性極易隨著物理場(chǎng)的變化發(fā)生改變,產(chǎn)生非互易性誤差。采用對(duì)稱(chēng)繞制工藝、進(jìn)行恒定小張力控制有可以效地緩解因溫度梯度和應(yīng)力梯度產(chǎn)生的非互易性誤差。其纏繞過(guò)程中的張力控制和精密排纖控制實(shí)質(zhì)上是對(duì)多軸的精密同步運(yùn)動(dòng)控制。本文基于對(duì)光纖環(huán)繞制系統(tǒng)對(duì)多電機(jī)同步控制要求的分析,從單電機(jī)跟蹤精度的控制和多電機(jī)同步精度的控制兩個(gè)方面對(duì)電機(jī)的高精度控制策略進(jìn)行了較為深入的分析和研究。為實(shí)現(xiàn)單電機(jī)動(dòng)態(tài)跟蹤能力的高精度控制,在對(duì)永磁同步電機(jī)(PMSM)的基本控制原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)經(jīng)典位置伺服PID控制系統(tǒng)的性能的不足之處,提出了電機(jī)的復(fù)合抗擾控制策略。此控制策略主要是基于永磁同步電機(jī)的精確線(xiàn)性化數(shù)學(xué)模型,采用等價(jià)輸入干擾(EID)估計(jì)算法,對(duì)電機(jī)工作過(guò)程中的參數(shù)變化、負(fù)載突變等造成的擾動(dòng)以及外界干擾等進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償,提高電機(jī)的抗干擾能力,在此基礎(chǔ)上,又結(jié)合backstepping算法和前饋控制對(duì)電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和指令響應(yīng)速度的復(fù)合控制器。為實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的高精度同步控制,在分析光纖環(huán)繞制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和張力控制原理的基礎(chǔ)上,分析了繞纖系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的同步控制要求和繞線(xiàn)電機(jī)之間的位置同步關(guān)系,并基于對(duì)不同同步控制方法的比較,建立了適合于本系統(tǒng)的四電機(jī)偏差耦合同步控制系統(tǒng),詳細(xì)分析了收線(xiàn)電機(jī)、各放線(xiàn)電機(jī)和排線(xiàn)電機(jī)之間的同步誤差和各電機(jī)輸入端位置補(bǔ)償量的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上,針對(duì)固定增益補(bǔ)償不能對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化做出反饋的問(wèn)題,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的位置補(bǔ)償器進(jìn)行了改進(jìn)。最后,在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真,分析對(duì)比了不同控制方法下單電機(jī)控制系統(tǒng)的階躍性能、動(dòng)態(tài)跟蹤性能、魯棒性、以及多電機(jī)同步控制系統(tǒng)中各電機(jī)之間的同步情況。仿真結(jié)果表明,所提出的控制策略較一般的控制方法使系統(tǒng)性能明顯改善,系統(tǒng)中的單電機(jī)動(dòng)態(tài)跟蹤誤差和多電機(jī)同步誤差均能保持在±0.02rad的范圍內(nèi),滿(mǎn)足光纖環(huán)繞制系統(tǒng)對(duì)繞纖電機(jī)的控制精度要求,驗(yàn)證了所提出的單電機(jī)復(fù)合抗擾控制策略和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)亩嚯姍C(jī)偏差耦合同步控制策略的有效性。
[Abstract]:Optical fiber ring is the core component of fiber optic gyroscope. Its optical path parameters have obvious distributed characteristics, and its geometric and physical characteristics are easy to change with the change of physical field. Non-reciprocal error is produced. Symmetrical winding process is adopted. The non-reciprocal error caused by temperature gradient and stress gradient can be effectively alleviated by constant small tension control. In essence, tension control and precision fiber arrangement control in winding process are precise synchronous motion control of multi-axis. This paper is based on the analysis of the requirements for synchronous control of multi-motor in optical fiber surround system. The high precision control strategy of single motor is analyzed and studied from two aspects: single motor tracking precision control and multi motor synchronization precision control. In order to realize the high precision control of single motor dynamic tracking ability. Based on the detailed analysis of the basic control principle of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the performance of the classical position servo PID control system is analyzed in detail. The complex disturbance rejection control strategy is proposed, which is mainly based on the precise linearization mathematical model of permanent magnet synchronous motor and the equivalent input disturbance estimation algorithm. In order to improve the anti-interference ability of the motor, the parameter change, the disturbance caused by the sudden change of the load and the external disturbance are estimated and compensated in order to improve the anti-interference ability of the motor. Combined with backstepping algorithm and feedforward control to the position servo control system of the motor, a compound controller is designed, which takes into account the stability of the system and the response speed of the instruction. In order to realize the high precision synchronization of the multi-motor, the controller is designed. Control. Based on the analysis of the basic structure and tension control principle of the fiber wrapping system, the synchronous control requirements of the fiber winding system to the servo motor and the position synchronization relationship between the winding motor are analyzed. Based on the comparison of different synchronous control methods, a four-motor bias coupling synchronous control system is established, and the winding motor is analyzed in detail. On the basis of the relationship between the synchronous error and the position compensation at the input of each motor, the problem that the fixed gain compensation can not give feedback to the change of system parameters is discussed. BP neural network is used to improve the position compensator of the system. Finally, the system is modeled and simulated in MATLAB/SIMULINK environment. The step performance, dynamic tracking performance, robustness and synchronization among the motors in the multi-motor synchronous control system are analyzed and compared by different control methods. The simulation results show that. The proposed control strategy can significantly improve the performance of the system. The dynamic tracking error of single motor and the synchronization error of multiple motors can be kept in the range of 鹵0.02 rad. The control accuracy of the fiber winding motor is satisfied. The effectiveness of the proposed hybrid disturbance rejection control strategy and the BP neural network compensation strategy for multi-motor offset coupling synchronization control are verified.
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN253;TP273

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 喬立軍;楊瑞峰;張鵬;郭晨霞;;光纖環(huán)繞制中張力控制與高精度排線(xiàn)的研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2016年25期

2 張磊;陸宇平;殷明;;多傳感器融合四旋翼協(xié)同控制算法及其實(shí)現(xiàn)[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào);2016年02期

3 楊瑞峰;付夢(mèng)瑤;郭晨霞;張鵬;;基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)負(fù)載模擬器的復(fù)合控制[J];液壓與氣動(dòng);2016年03期

4 劉桂秋;許萬(wàn)濤;孫晶;;基于改進(jìn)型偏差耦合的PMSM自適應(yīng)反推同步控制[J];微特電機(jī);2016年02期

5 趙晨;周潔敏;李小明;;PMSM變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模仿真與分析[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2016年01期

6 劉慧敏;葛永強(qiáng);常亞輝;張曉磊;龐繼文;;基于矢量控制的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真[J];火力與指揮控制;2015年11期

7 何偉成;王文格;胡旭;;一種模糊補(bǔ)償相鄰耦合多軸同步控制結(jié)構(gòu)研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2015年11期

8 霍覽宇;羅湘運(yùn);;基于微分前饋的永磁同步電機(jī)位置伺服系統(tǒng)[J];控制工程;2015年05期

9 懷紅旗;;改進(jìn)自抗擾控制算法在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];自動(dòng)化應(yīng)用;2015年08期

10 林君煥;陳月芬;金建華;章錦雷;林海波;;多線(xiàn)切割機(jī)恒張力控制系統(tǒng)研究[J];系統(tǒng)仿真技術(shù);2015年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉瑞娟;基于等價(jià)輸入干擾補(bǔ)償?shù)膸最?lèi)典型系統(tǒng)擾動(dòng)抑制設(shè)計(jì)[D];中南大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡亮;永磁同步電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2016年

2 劉良檢;光纖繞環(huán)過(guò)程中的高精度張力控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 李力;光纖繞制系統(tǒng)中的多電機(jī)同步控制[D];中北大學(xué);2014年

4 蔣毅;多永磁電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步控制策略研究[D];浙江大學(xué);2014年

5 姚武軍;多電機(jī)同步控制策略研究[D];湘潭大學(xué);2013年

6 屈常彬;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)辨識(shí)與控制方法的研究[D];東北大學(xué);2012年

7 范志龍;基于永磁同步電機(jī)的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)的研究[D];湖南大學(xué);2012年

8 夏媛;一類(lèi)具有不確定擾動(dòng)的隨機(jī)非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸出反饋控制[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 仲米雪;無(wú)刷直流力矩電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 趙思聰;無(wú)載無(wú)刷直流電機(jī)控制策略的研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1404649