發(fā)布時間：2020-04-29 20:34

【摘要】：伺服裝置是機電一體化的核心執(zhí)行部件,廣泛應用在機器人、數(shù)控機床等對電機性能要求較高、運行可靠性要求較強的領(lǐng)域。轉(zhuǎn)動慣量是保證伺服系統(tǒng)高性能控制的關(guān)鍵參數(shù)。能夠辨識出伺服系統(tǒng)負載下的慣量值,對實現(xiàn)控制器參數(shù)自整定、提高控制性能、保證動態(tài)穩(wěn)定性具有較高工程應用意義。本文首先介紹了永磁同步電機的數(shù)學模型以及矢量控制策略,分析了轉(zhuǎn)動慣量對控制器參數(shù)自整的作用,同時對伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量模型進行分析。在伺服裝置高性能控制的需求背景下,分析了多種慣量辨識方法�？紤]伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量不易測量特性,提出了一種新型的基于改進粒子群算法的慣量辨識方法,能夠同時得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量和負載轉(zhuǎn)矩的最優(yōu)近似值。該方法通過對PMSM數(shù)學模型進行轉(zhuǎn)換,將慣量辨識問題抽象為啟發(fā)型尋優(yōu)問題,然后利用粒子群算法求解,并針對問題特性對粒子群算法提出了特定改進。利用MATLAB仿真環(huán)境驗證了辨識算法的可行性與有效性。在伺服系統(tǒng)硬件平臺上完成了伺服系統(tǒng)的軟件設計。設計了一種包含慣量辨識算法的基于組件的可重構(gòu)型伺服軟件系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,設計并完成了PMSM的慣量辨識實驗。實驗證明所設計辨識算法成功辨識系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量值,且能對突變的負載慣量快速響應實時跟蹤慣量變化值。最后,將辨識所得慣量值用于控制器參數(shù)自整定,明顯提高了伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能和魯棒性。
【圖文】：

（3）忽略永磁材料與電磁產(chǎn)生的阻尼系數(shù)（4）永磁材料產(chǎn)生的感應電動勢呈正弦且忽略磁場的高次諧波。圖2.1 PMSM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Figure 2.1 PMSM Internal Structure圖 2.1 是 PMSM 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖，圖中 A、B、C 三相繞組呈 120 電角度分布。對于 PMSM 伺服系統(tǒng)，采用固定轉(zhuǎn)子作為參考坐標用于建立數(shù)學模型，基于此得到用于伺服控制的 PMSM 模型方程：

實現(xiàn)原理為：根據(jù)磁通勢不變前提，將電機在 ABC 坐標系的模型方程映射到靜止的ab坐標系，再映射至以定子磁場參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) dq 坐標系。圖2.2 ABC坐標系與ab坐標系映射圖Figure 2.2 ABC Coordinate System and ab Coordinate System圖2.3 ab坐標系與 dq 坐標系映射圖Figure 2.3 ab Coordinate System and dq Coordinate System如圖 2.2，以 ABC 坐標系下的 a 軸作為ab坐標系下的a軸的基準，，通過坐標
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院沈陽計算技術(shù)研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊雅君;廖瑛;劉翔春;;航天器轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)在軌辨識的最優(yōu)激勵[J];國防科技大學學報;2014年05期

2 徐鵬;肖建;李山;彭小峰;;基于遺忘因子隨機梯度永磁同步電動機參數(shù)辨識[J];微特電機;2014年04期

3 苗敬利;黃遠;;基于逐層預測模型的感應電機效率優(yōu)化滑�？刂芠J];電工技術(shù)學報;2014年03期

4 王志成;林滸;劉偉軍;;基于組件技術(shù)的可重構(gòu)伺服驅(qū)動軟件設計[J];組合機床與自動化加工技術(shù);2013年10期

5 徐東;王田苗;魏洪興;;一種基于簡化模型的永磁同步電機轉(zhuǎn)動慣量辨識和誤差補償[J];電工技術(shù)學報;2013年02期

6 王少威;萬山明;周理兵;黃聲華;;利用蟻群算法辨識PMSM伺服系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量[J];電工技術(shù)學報;2011年06期

7 林孫奔;沈宇雯;王波;劉涵;郭吉豐;;基于電機自由減速過程的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量測量方法[J];微特電機;2011年03期

8 魯文其;胡育文;梁驕雁;黃文新;;永磁同步電機伺服系統(tǒng)抗擾動自適應控制[J];中國電機工程學報;2011年03期

9 劉旭;阮毅;張朝藝;;一種異步電機轉(zhuǎn)動慣量辨識方法[J];電機與控制應用;2009年09期

10 徐東;王田苗;劉敬猛;魏洪興;;基于參數(shù)辨識的永磁同步電機自校正速度控制方法[J];高技術(shù)通訊;2009年02期

相關(guān)碩士學位論文 前3條

1 柳鑫;永磁同步電機轉(zhuǎn)動慣量辨識方法研究[D];東華大學;2016年

2 賈彤起;基于速度觀測器的PMSM轉(zhuǎn)動慣量辨識研究[D];華中科技大學;2015年

3 姜飛榮;永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2006年

本文編號：2644971