永磁交流伺服系統(tǒng)及其先進(jìn)控制策略研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、稀土永磁材料技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的飛速發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件，其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，其性能直接決定著設(shè)備的運(yùn)行能力，其應(yīng)用遍及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。我國(guó)目前所使用的永磁交流伺服系統(tǒng)絕大多數(shù)依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國(guó)在機(jī)器人、數(shù)控技術(shù)和自動(dòng)化裝備方面的發(fā)展。數(shù)字化永磁交流伺服系統(tǒng)是目前伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流。本文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)

2、劃)以及臺(tái)達(dá)電力電子科教發(fā)展基金的資助下，從控制策略和實(shí)際系統(tǒng)兩個(gè)方面對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　全數(shù)字化永磁交流伺服系統(tǒng)的研制。本文作者研制了基于DSP的全數(shù)字化的永磁交流伺服系統(tǒng)，根據(jù)商用伺服驅(qū)動(dòng)器的基本要求設(shè)計(jì)了各種控制模式及I/O接口和網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了操作面板的菜單界面及相應(yīng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件，為今后的產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)，為永磁交流伺服系統(tǒng)的深入研究搭建了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

3、>　　改進(jìn)的電流前饋解耦控制策略的研究。為了提高電機(jī)電感和電阻參數(shù)變化時(shí)的永磁交流伺服系統(tǒng)電流控制方法的魯棒性和解耦能力，在轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系下，創(chuàng)建了基于二自由度的電機(jī)電流控制的統(tǒng)一框架理論，研究了反饋增益的四種不同取值方法，并且利用閉環(huán)傳遞函數(shù)的奇異值曲線理論，對(duì)于這四種電流控制方法的魯棒性和解耦能力進(jìn)行較為深入的分析，理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明改進(jìn)的電流前饋解耦控制策略具有較好的魯棒性和較強(qiáng)的解耦能力。
　　基于在線自適應(yīng)參數(shù)辨識(shí)的

4、逆變器輸出電壓非線性畸變補(bǔ)償方法。PWM電壓源型逆變器的死區(qū)設(shè)置會(huì)使輸出電壓出現(xiàn)非線性畸變，進(jìn)而引發(fā)電流畸變等死區(qū)效應(yīng)。在轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系下，通過(guò)電機(jī)參數(shù)的在線自適應(yīng)辨識(shí)，借助于一個(gè)中間參數(shù)，對(duì)逆變器輸出電壓的非線性畸變進(jìn)行了較好的補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法一定程度上改善了dq軸電流波形。
　　基于微粒群算法的速度控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。推導(dǎo)分析了微粒群算法的基本原理及其改進(jìn)方法，并且討論二維微粒群算法的收斂性，參數(shù)的選擇方法和微粒群算

5、法的性能評(píng)價(jià)函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了基于微粒群優(yōu)化算法的永磁交流伺服系統(tǒng)速度控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了使用該方法進(jìn)行控制器的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，收斂速度快和尋優(yōu)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　針對(duì)各種數(shù)字濾波算法以及傳統(tǒng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速觀測(cè)器無(wú)法保證在使用較低分辨率碼盤(pán)時(shí)電機(jī)低轉(zhuǎn)速情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性這一難題，提出了一種基于多采樣率預(yù)報(bào)觀測(cè)器和多采樣率現(xiàn)時(shí)觀測(cè)器進(jìn)行電機(jī)低轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方法，并研究了多采樣率觀測(cè)器的極點(diǎn)配