本文關鍵詞：基于二自由度理論和內模原理的高速高精度伺服控制器綜合設計方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京交通大學》 2015年

基于二自由度理論和內模原理的高速高精度伺服控制器綜合設計方法

李澤源  

【摘要】：高速高精度運動控制是裝備制造業(yè)的核心技術。隨著制造業(yè)產(chǎn)品的小型化、集成化及綠色、節(jié)能等可持續(xù)發(fā)展觀念的普及,制造裝備的性能和效率指標需求日益提高。所以,高速高精度伺服控制系統(tǒng)面臨著極大的挑戰(zhàn)。 高速高精度運動控制器的設計有兩個關鍵點：首先,盡量增大系統(tǒng)的環(huán)路帶寬,使其快速準確地響應指令信號且沒有超調量;其次,補償系統(tǒng)模型的不確定成分及外部擾動,使系統(tǒng)在全頻率范圍內穩(wěn)定運行。本文分析了制造裝備中高速高精度伺服控制系統(tǒng)的模型特點,針對它們的運行模式和被控對象模型闡述了控制器的綜合設計方法,以焊線機X-Y平臺和永磁同步電機拖動平臺為實驗對象驗證了算法的有效性,提高了伺服系統(tǒng)的響應速度和定位精度。本文的主要研究內容如下： (1)對永磁同步電機和音圈電機進行了數(shù)學建模,基于差分方程、傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程描述了伺服控制系統(tǒng)的動力學模型。 (2)闡述了高精度快響應的電流環(huán)控制器綜合設計方法。分析和驗證了兩種電流PI調節(jié)器和解耦補償算法,提出了簡單實用的死區(qū)補償及電壓過調制補償算法,并通過了仿真和實驗驗證。闡述了數(shù)字低通濾波器和陷波濾波器的設計方法。 (3)闡述了高速高精度伺服速度控制器的綜合設計方法。基于二自由度控制器雙環(huán)路結構提出了改進型速度IP控制器,該控制器可以通過前饋參數(shù)調節(jié)系統(tǒng)的閉環(huán)零點,在環(huán)路帶寬不變的前提下提高系統(tǒng)響應速度。同時,為了消除系統(tǒng)的相位延遲和采樣噪聲,提出了一種速度預估觀測器與二自由度速度控制器結合的算法,仿真和實驗證明當速度指令在350mm/s時跟蹤精度達到2mm/s。 (4)闡述了高精度高加速度伺服位置控制器的綜合設計方法。針對系統(tǒng)的擾動和模型不確定性問題,提出了基于擾動觀測器和相位延遲補償?shù)亩杂啥任恢每刂破鳌７抡婧蛯嶒炞C明,在6.5g的加速度下,位置控制精度可以達到5um。同時,提出了插入式數(shù)字重復控制器的一般結構和一種便于應用的重復控制系統(tǒng)魯棒性判據(jù),改進了穩(wěn)定補償器的設計方法,提高了系統(tǒng)魯棒性,系統(tǒng)對重復位置指令的跟蹤誤差僅為1nm。 本文根據(jù)二自由度控制原理和內模原理,提出了高速高精度伺服系統(tǒng)的控制器綜合設計方法,在理論和實踐研究中取得了一定的成果。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP273
【目錄】：

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【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 藍益鵬,郭慶鼎,孫宜標;永磁直線伺服系統(tǒng)的速度H_∞控制器優(yōu)化設計[J];電工技術學報;2004年05期

2 趙希梅,郭慶鼎,孫宜標;永磁直線同步伺服電機的零相位二自由度H_∞魯棒跟蹤控制[J];電工技術學報;2004年10期

3 王宏佳;楊明;牛里;徐殿國;;永磁交流伺服系統(tǒng)速度控制器優(yōu)化設計方法[J];電機與控制學報;2012年02期

4 吳軍強;廖敏;王新新;;機床進給系統(tǒng)用直線電機的冷卻系統(tǒng)設計[J];機床與液壓;2011年15期

5 Mohammad Mehdi Fateh;Maryam Baluchzadeh;;Modeling and Robust Discrete LQ Repetitive Control of Electrically Driven Robots[J];International Journal of Automation and Computing;2013年05期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃玉潔,趙曉杰;雙線性系統(tǒng)的含義及其特性[J];鞍山師范學院學報;2005年02期

2 王根平,張玉潤,周春暉;卡爾曼濾波器在最優(yōu)控制器設計中的應用[J];兵工自動化;1998年03期

3 易靈芝,朱建林,張林亭,李衛(wèi)平;最小二次型(LQ)控制器的工程化最優(yōu)設計[J];兵工自動化;2001年03期

4 齊曉慧;董海瑞;李建增;李小民;;線性系統(tǒng)理論中處理復雜問題的方法[J];兵工自動化;2007年02期

5 曾建平,程鵬;線性時不變系統(tǒng)Kalman標準分解中的幾個問題[J];北京航空航天大學學報;2000年01期

6 王磊;趙育善;;使用動量交換裝置的滑模姿態(tài)控制[J];北京航空航天大學學報;2009年11期

7 王鵬,彭光正,伍清河;基于穩(wěn)定性原理的參數(shù)調節(jié)器在氣動機械手中的應用[J];北京科技大學學報;2004年06期

8 楊戰(zhàn)民,吳明鑫,任小紅,劉利華;廣義線性離散系統(tǒng)的基于狀態(tài)補償?shù)娜S狀態(tài)觀測器的設計[J];寶雞文理學院學報(自然科學版);2003年02期

9 李正熙;楊立永;李華德;;基于反電動勢估計的異步電動機離散直接轉矩控制方法[J];變頻器世界;2006年06期

10 張?zhí)烊?;深化教學改革 提高控制工程的教學效果[J];才智;2011年16期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 周火鳳;馬保離;;離軸式拖車移動機器人的路徑跟蹤控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 高亞輝;楊剛;臧軍;;航空發(fā)動機液壓執(zhí)行機構模型時域辨識方法研究[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

3 ;Dynamic Quality Identification and Design of μ Synthesis Control for PMSLS[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

4 景春元;譚碧濤;朱啟海;袁堯臣;王寶國;;光電望遠鏡的伺服性能研究[A];2006年全國光電技術學術交流會會議文集（A 光電系統(tǒng)總體技術專題）[C];2006年

5 ;H_∝ Robust Control for Electromagnetic Guiding System Suspension Altitude of Linear Elevator[A];第24屆中國控制與決策會議論文集[C];2012年

6 沈學雷;廖福成;鐘延炯;;二級倒立擺系統(tǒng)控制方法研究[A];1993年控制理論及其應用年會論文集[C];1993年

7 Zeyuan Li;Wennong Zhang;Hiroshi Nakamura;Minoru Koga;Xiang Xu;;Design and Analysis of Plug-in Repetitive Controller for Zero-following Performance[A];第26屆中國控制與決策會議論文集[C];2014年

8 Qiang Chen;Fangzheng Xue;;Alignment Condition-Based Adaptive Iterative Learning Control for Robot Manipulators[A];第26屆中國控制與決策會議論文集[C];2014年

9 Dong Shen;Youqing Wang;;Iterative Learning Control for Networked Stochastic Systems with Random Measurement Losses[A];第26屆中國控制與決策會議論文集[C];2014年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯婷;離散時間Markov跳變系統(tǒng)的穩(wěn)定性與魯棒H_2/H_∞控制[D];山東科技大學;2010年

2 丁國強;慣性導航系統(tǒng)傳遞對準技術關鍵問題研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 邱楷;我國地方大學科技創(chuàng)新團隊激勵機制研究[D];華中科技大學;2011年

4 徐文科;基于微分方程的生態(tài)數(shù)學模型統(tǒng)計分析[D];東北林業(yè)大學;2009年

5 衷路生;狀態(tài)空間模型辨識方法研究[D];中南大學;2011年

6 陳愛武;小型車載穩(wěn)定平臺控制方法研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2011年

7 韋篤取;永磁同步電動機控制系統(tǒng)混沌行為分析及抑制和鎮(zhèn)定[D];華南理工大學;2011年

8 鄭偉峰;交流伺服系統(tǒng)無時滯反饋高響應驅動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

9 孫守明;基于X射線脈沖星的航天器自主導航方法研究[D];國防科學技術大學;2011年

10 徐榮華;船舶動力定位系統(tǒng)建模與隨機控制研究[D];廣東工業(yè)大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李紅濤;智能預測控制算法在倒立擺中的應用研究[D];長沙理工大學;2010年

2 朱澤磊;單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)建模與優(yōu)化及其對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響[D];中國電力科學研究院;2010年

3 何海娟;基于改進多目標粒子群算法的魯棒控制方法研究[D];華東理工大學;2011年

4 吳祥;幾類線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與魯棒鎮(zhèn)定[D];江南大學;2010年

5 蔡寧;水泥熟料燒成系統(tǒng)優(yōu)化控制研究[D];浙江大學;2011年

6 陳良;周期性干擾的控制與補償[D];東華大學;2011年

7 陶長遠;基于虛擬樣機倒立擺的控制系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學;2010年

8 王廣瑞;倒立擺系統(tǒng)自適應神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法的研究[D];西安工業(yè)大學;2011年

9 趙偉盟;運動目標跟蹤平臺控制算法研究[D];西安工業(yè)大學;2011年

10 仲廣鑫;線性變時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與綜合[D];沈陽師范大學;2011年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭慶鼎,孫艷娜;直線永磁同步伺服電動機的H~∞魯棒自適應控制[J];電工技術學報;2000年04期

2 傅建國,郭慶鼎,唐光譜;直線永磁同步伺服電機位置控制器H_∞魯棒性能設計[J];電工技術學報;2001年03期

3 楊明;徐殿國;貴獻國;;控制系統(tǒng)Anti-Windup設計綜述[J];電機與控制學報;2006年06期

4 裘君;趙光宙;;永磁同步電機磁鏈自適應控制[J];電機與控制學報;2009年06期

5 任俊杰;劉彥呈;趙友濤;王川;;船用大功率永磁電機矢量控制方案的比較[J];電機與控制學報;2011年06期

6 金寧治;王旭東;李文娟;;電動汽車PMSM MTPA控制系統(tǒng)滑模速度控制[J];電機與控制學報;2011年08期

7 唐振宇;;直線電機進給驅動技術在數(shù)控機床上的應用[J];機床與液壓;2009年03期

8 郭慶鼎,孫艷娜;基于內模原理的直線永磁同步伺服電機H_∞控制[J];控制理論與應用;2000年04期

9 郭慶鼎,遲林春,王成元;基于神經(jīng)網(wǎng)絡給定補償?shù)挠来磐街本�交流伺服系統(tǒng)H~∞控制[J];控制與決策;2000年01期

10 王宏,于泳,徐殿國;永磁同步電動機位置伺服系統(tǒng)[J];中國電機工程學報;2004年07期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳慶林;王顯軍;;藍牙技術在伺服控制系統(tǒng)中的應用研究[J];光機電信息;2010年11期

2 ;能夠提高動作精度的伺服控制裝置[J];國外自動化;1981年04期

3 董選明,裘麗華,邵華平;伺服控制系統(tǒng)的過流報警保護電路設計[J];電子技術應用;1999年08期

4 于向東;光電糾偏伺服控制系統(tǒng)的分析與設計[J];檢驗檢疫科學;2000年01期

5 翁建元,李樹廣;數(shù)字PID調節(jié)器在伺服控制系統(tǒng)中的應用[J];華東電力;2003年11期

6 許翀;;伺服控制數(shù)字信號處理器的選擇策略[J];電腦知識與技術(學術交流);2007年22期

7 鄧永停;李洪文;;伺服控制系統(tǒng)中液晶顯示設計[J];液晶與顯示;2012年03期

8 李瑾瑜;徐惠仁;顧培德;曹沛其;王又良;吳亞鴻;;高精度伺服控制偏轉振鏡[J];應用激光;1981年01期

9 吳茂林;;內含伺服控制電路的8位微機[J];電子技術;1989年03期

10 李寶仁,杜經(jīng)民,張慶先;負壓伺服控制系統(tǒng)的建模與仿真[J];華中理工大學學報;1999年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 熊運鴻;高為炳;;大系統(tǒng)伺服控制的新選擇:動態(tài)遞階伺服控制[A];1991年控制理論及其應用年會論文集（下）[C];1991年

2 潘菊初;;風電電動變槳伺服控制系統(tǒng)的研發(fā)[A];中國儀器儀表學會2008學術年會第二屆智能檢測控制技術及儀表裝置發(fā)展研討會論文集[C];2008年

3 王曉陵;張銳;李文秀;李國義;焦洪柱;;鉆井綜合試驗裝置鉆壓伺服控制系統(tǒng)[A];'2000系統(tǒng)仿真技術及其應用學術交流會論文集[C];2000年

4 曲蔚然;林巖;劉洛霞;;機載設備機電伺服控制系統(tǒng)的健康管理系統(tǒng)設計[A];2011航空試驗測試技術學術交流會論文集[C];2010年

5 劉志東;朱兆勇;;傾斜導軌上的二級倒立擺的最優(yōu)魯棒伺服控制[A];1994中國控制與決策學術年會論文集[C];1994年

6 周長義;李清軍;葛文奇;;變結構控制方法在轉臺伺服控制系統(tǒng)中的應用[A];第二屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馮繼文 摘譯;[N];電子報;2008年

2 成都 辛然;[N];電子報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 方強;被動式力矩伺服控制系統(tǒng)設計方法及應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

2 馮石柱;六自由度并聯(lián)液壓伺服機械手的力覺雙向伺服控制[D];吉林大學;2008年

3 李澤源;基于二自由度理論和內模原理的高速高精度伺服控制器綜合設計方法[D];北京交通大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李賓;汽車零部件道路模擬時域波形復現(xiàn)控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 楊俊男;仿人眼成像系統(tǒng)焦距伺服控制的研究[D];浙江大學;2015年

3 趙劍明;車載“動中通”伺服控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];蘭州理工大學;2009年

4 張龍;沖擊模擬試驗臺伺服控制系統(tǒng)[D];長春理工大學;2010年

5 黃濤;多缸無線化氣動伺服控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2011年

6 孫曉望;船載“動中通”伺服控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2013年

7 鐘玉濤;伺服控制測試分析系統(tǒng)的設計[D];華中科技大學;2007年

8 張軍勝;深海機械手關節(jié)電機伺服控制[D];華中科技大學;2006年

9 胡誠偉;車載武器系統(tǒng)伺服控制裝置設計[D];南京理工大學;2013年

10 肜卿;紅外熱成像伺服控制系統(tǒng)電路設計與電源完整性仿真研究[D];云南大學;2013年

  本文關鍵詞：基于二自由度理論和內模原理的高速高精度伺服控制器綜合設計方法，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：187860