隨著制造業(yè)的快速發(fā)展,工業(yè)機(jī)械臂被廣泛應(yīng)用于搬運(yùn)、組裝等領(lǐng)域,其關(guān)節(jié)部分主要由伺服系統(tǒng)控制器、伺服電機(jī)、傳動(dòng)裝置以及傳感器組成,伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的好壞在一定程度上決定了機(jī)械臂的運(yùn)行性能。高性能的工業(yè)機(jī)械臂系統(tǒng)在滿足動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等要求的同時(shí),還需要考慮系統(tǒng)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)矩及時(shí)變的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（懸臂結(jié)構(gòu)重力轉(zhuǎn)矩）擾動(dòng)問(wèn)題。因此,本文根據(jù)機(jī)械臂工作要求與特點(diǎn),對(duì)機(jī)械臂專用伺服系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。首先對(duì)剛性機(jī)械臂伺服系統(tǒng)進(jìn)行分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立、分析系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型,依次對(duì)位置環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)各環(huán)的控制器與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與優(yōu)化。電流環(huán)采用電流前饋解耦方式實(shí)現(xiàn)交軸、直軸電流動(dòng)態(tài)解耦,增強(qiáng)電流動(dòng)態(tài)跟蹤性能;轉(zhuǎn)速環(huán)采用PDFF控制方式,使系統(tǒng)轉(zhuǎn)速快速響應(yīng)、超調(diào)量小甚至無(wú)超調(diào),并且系統(tǒng)有良好的轉(zhuǎn)速跟蹤精度;位置環(huán)采用前饋比例復(fù)合控制方式,加快系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的同時(shí),減小系統(tǒng)位置跟隨誤差。其次,針對(duì)機(jī)械臂關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈及時(shí)變負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)波動(dòng),進(jìn)而影響位置控制精度的問(wèn)題,提出一種嵌入動(dòng)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的控制策略。對(duì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)其工作原理進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明,... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PMSM轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

第2章PMSM建模分析及控制方式7圖2.2ABC軸系下面裝式PMSM結(jié)構(gòu)圖Fig.2.2StructurediagramofsurfacemountedPMSMinABCshafting由圖2.2可得三相繞組的電壓方程為：AAsABBsBCCsCdddddduRituRituRit（2.1）Au、Bu、Cu、Ai、Bi、Ci為三相繞組相電壓、相電流，分別構(gòu)成定子電壓矢量su、定子電流矢量si；sR為相電阻；A、B、C為三相繞組的全磁鏈，可表示為：AAABACAfABBABBCBfBCCACBCCfCLLLiLLLiLLLi（2.2）fA、fB、fC為永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)鏈經(jīng)過(guò)三相繞組產(chǎn)生的磁鏈，構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶縡ψ。AL、BL、CL為三相繞組的自感，CBBCCAACBAAB、、、、、LLLLLL為三相繞組的互感，自感與互感均為恒定值：Bm1sCALLLLL（2.3）m1om1CBBCCAACBAAB21cos120LLLLLLLL（2.4）sL、m1L為相繞組的漏電感和勵(lì)磁電感。若定子三相繞組為Y接，且無(wú)中線引出，則ABCiii0，將式（2.2）表示為：fCfBfACBAsfCfBfACBAmsσCBA)(iiiLiiiLL（2.5）

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8其中mm132LL，為等效勵(lì)磁電感；ssmLLL，為同步電感。電機(jī)定子磁鏈?zhǔn)噶縮表達(dá)式為：sssfψLiψ（2.6）將式（2.1）變?yōu)槭噶糠匠绦问剑簊sssddRtψu(yù)i（2.7）將式（2.6）代入式（2.7）可得：sfsssssefdddjdddsssRLRLωtttiψiuiiψ（2.8）其中，efjωψ為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，又稱為反電動(dòng)勢(shì)0e。由以上公式可知，電機(jī)的磁鏈與電壓方程在ABC軸系中具有非線性時(shí)變的特點(diǎn)，因此分析電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，有一定的復(fù)雜程度�？梢圆捎米鴺�(biāo)變換方式，將ABC軸系中的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換到基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的同步旋轉(zhuǎn)dq軸系中，目的是便于分析電機(jī)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。dq軸系下PMSM等效模型如圖2.3所示。圖2.3dq坐標(biāo)系下面裝式PMSM模型圖Fig.2.3StructurediagramofsurfacemountedPMSMindqshaftingd軸與A軸重合，方向與f一致，q軸逆時(shí)針超前d軸90°空間電角度，dq軸同步以e旋轉(zhuǎn)。d軸電流為純勵(lì)磁分量，繞組等效為勵(lì)磁繞組；q軸電流為純轉(zhuǎn)矩分量，繞組等效為電樞繞組。勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流解耦，便于控制，dq軸系電壓、磁鏈方程為：ddsdeqqqsqedddddψu(yù)Riωψtψu(yù)Riωψt（2.9）dddfqqqLiLi（2.10）

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3487706