本文選題：交流伺服系統(tǒng) + 交流永磁同步電機(jī)��； 參考：《湖南大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著永磁材料性能的不斷提高和完善以及電力電子元件的進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn),稀土永磁電機(jī)伺服系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新階段。交流永磁電機(jī)伺服系統(tǒng)在軍民兩用裝備及生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,同時(shí)軍用裝備、印刷機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、民用自動(dòng)生產(chǎn)線等領(lǐng)域也對(duì)伺服系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、位置跟蹤精度、抗擾動(dòng)能力以及穩(wěn)態(tài)誤差等關(guān)鍵性能提出了更高的要求,運(yùn)用新型的現(xiàn)代控制理論與工程技術(shù)相結(jié)合,來(lái)提高交流伺服電機(jī)系統(tǒng)的控制性能有著重要的學(xué)術(shù)研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)代控制理論已經(jīng)歷了60多年的發(fā)展,而自抗擾控制技術(shù)(ADRC)作為一類(lèi)非線性控制技術(shù)盡管才歷時(shí)20多年的進(jìn)步,但對(duì)于交流永磁伺服電機(jī)這類(lèi)非線性、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),相比于PID控制系統(tǒng),ADRC能夠更好的滿足伺服系統(tǒng)高性能的需要,實(shí)現(xiàn)良好的控制性能。自抗擾控制器結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn),從理論發(fā)展的初期就能很好的與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合。 因此,本文以項(xiàng)目需求為背景,以自主研制的1.82kW.11.3kW和17.3kW三種規(guī)格的交流永磁同步電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象,搭建了實(shí)際的高性能控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),提出了復(fù)合自抗擾的非線性控制優(yōu)化算法,使得ADRC技術(shù)能夠更好的在新型高性能交流永磁伺服電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品中應(yīng)用。本文的主要工作及創(chuàng)新性成果有： 1、首先介紹了課題的研究背景和意義,對(duì)交流伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)介紹了PID與自抗擾控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊與自適應(yīng)控制、復(fù)合控制作為交流永磁伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略在實(shí)際中的應(yīng)用及控制中存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。其次,建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及采用矢量控制的基本方法,并研究了傳統(tǒng)PID控制與自抗擾控制在實(shí)際伺服電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用,通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了ADRC控制技術(shù)作為一類(lèi)新型的非線性PID控制算法在交流伺服調(diào)速系統(tǒng)中的具有更好的調(diào)速穩(wěn)定性能,提高了整體系統(tǒng)的魯棒性。 2、將滑�？刂婆c自抗擾控制技術(shù)相結(jié)合,提出了滑模自抗擾(SM-ADRC)復(fù)合控制策略來(lái)提高交流永磁伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速性能。首先,對(duì)于非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)和非線性狀態(tài)誤差反饋控制律(NLSEF)參數(shù)運(yùn)用滑模變結(jié)構(gòu)算法解決參數(shù)整定的問(wèn)題,對(duì)于跟蹤微分器(TD)采用了最速離散函數(shù),設(shè)計(jì)出速度電流環(huán)的二階滑模自抗擾控制器,以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)的能力,并對(duì)直軸電流輸出方程進(jìn)行分析,提出了一種新的電流環(huán)滑模自抗擾控制方案,經(jīng)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,相比于典型的ADRC調(diào)速系統(tǒng),改進(jìn)后的SM-ADRC速度控制系統(tǒng)具有更優(yōu)良的控制性能,提高了伺服電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能和魯棒性,驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性。 3、針對(duì)交流永磁伺服電機(jī)位置控制系統(tǒng),以轉(zhuǎn)子位置信號(hào)作為二階自抗擾控制器的反饋信號(hào),結(jié)合該自抗擾控制器中ESO的各階狀態(tài)變量估計(jì)與TD產(chǎn)生的各階微分之間的誤差,運(yùn)用模糊控制理論對(duì)NLSEF的參數(shù)進(jìn)行整定調(diào)節(jié),最終對(duì)總擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)交流永磁伺服電機(jī)系統(tǒng)位置環(huán)的模糊自抗擾控制(Fuzzy-ADRC)高精度控制。經(jīng)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,改進(jìn)后的Fuzzy-ADRC系統(tǒng)與典型ADRC系統(tǒng)相比較,具有更好的控制效果,為ADRC的參數(shù)優(yōu)化提供一條新的路徑,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)算法的正確性。 4、為減輕ADRC的ESO估計(jì)擾動(dòng)并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)呢?fù)擔(dān),用控制系統(tǒng)的模型補(bǔ)償部分對(duì)負(fù)載擾動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行辨識(shí),得到了具有實(shí)際補(bǔ)償價(jià)值的擾動(dòng)模型并引入到線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(LESO),并采用離散最速反饋控制函數(shù)(fhan函數(shù))解決NLSEF參數(shù)優(yōu)化的問(wèn)題,優(yōu)化了系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu),使得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力增強(qiáng),速度控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能更好。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,模型補(bǔ)償優(yōu)化ADRC控制策略用于速度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有更快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)更小、對(duì)負(fù)載及系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化具有很強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力,為該控制技術(shù)能夠運(yùn)用到高性能伺服調(diào)速控制領(lǐng)域奠定了良好的基礎(chǔ)。 5、本文搭建了1.82kW、11.3kW和17.3kW三種規(guī)格的交流永磁伺服電機(jī)高性能控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將所研究的SM-ADRC、Fuzzy-ADRC以及模型補(bǔ)償優(yōu)化ADRC等復(fù)合自抗擾控制策略分別在三種規(guī)格的伺服控制系統(tǒng)中完成實(shí)際的加載和控制響應(yīng)實(shí)驗(yàn),并用相關(guān)儀器記錄了調(diào)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù),對(duì)于典型的ADRC系統(tǒng)與復(fù)合ADRC系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證相關(guān)分析的正確性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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2 趙金，萬(wàn)淑蕓，王離九;交流伺服系統(tǒng)的串級(jí)滑�？刂芠J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);1996年03期

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6 張兆靖;楊慧中;姜永森;;一種單神經(jīng)元自抗擾控制器[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年S1期

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2 孫凱;自抗擾控制策略在永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與實(shí)現(xiàn)[D];天津大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：2098049