永磁交流伺服系統(tǒng)速度檢測與控制研究.pdf

1、目前永磁交流伺服系統(tǒng)常見控制策略有矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制,無位置傳感器控制等,也有很多新控制策略層出不窮,如智能控制、滑模控制等。由于其廣泛地應(yīng)用于航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、工業(yè)電氣自動(dòng)化等行業(yè),人們對其伺服性能要求越來越高,因此許多科技工作者還在孜孜不倦地研究伺服系統(tǒng)的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)處理。本文主要針對矢量控制系統(tǒng)速度環(huán)進(jìn)行一些探討,在速度檢測、速度控制器設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)等影響速度性能的環(huán)節(jié)做一些新嘗試和研究。
　　首先,

2、針對M法中根據(jù)位置編碼器計(jì)算輸出速度之缺陷,提出單維卡爾曼濾波器計(jì)算速度,并在此基礎(chǔ)上計(jì)算加速度。分析M法測速特點(diǎn)后,建立系統(tǒng)噪聲方差自適應(yīng)的單維卡爾曼濾波器估算電機(jī)轉(zhuǎn)速,由于系統(tǒng)誤差主要與轉(zhuǎn)速及其變化程度有關(guān)系,所以構(gòu)建一個(gè)含轉(zhuǎn)速及其變化程度的多項(xiàng)式關(guān)系式近似表示自適應(yīng)噪聲方差。以卡爾曼濾波器輸出速度為參考速度,運(yùn)用軟件鎖相環(huán)估算加速度,避免微分運(yùn)算就可計(jì)算加速度。
　　然后,為調(diào)節(jié)基于PI控制的速度環(huán)PI系數(shù)需要辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

3、,提出用蟻群矢量移動(dòng)算法同時(shí)辨識(shí)永磁交流伺服系統(tǒng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩,以利于速度環(huán)PI參數(shù)整定和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。運(yùn)用采樣得到的d軸電流和速度序列數(shù)據(jù),基于最小方差原理,建立螞蟻信息素散發(fā)模型,使得螞蟻位置與實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩越接近,螞蟻散發(fā)的信息素越大。根據(jù)蟻群總信息素分布情況,計(jì)算蟻群的理想分布期望,與實(shí)際蟻群分布比較后,啟發(fā)蟻群矢量移動(dòng),并朝最優(yōu)方向聚集,收斂點(diǎn)為辨識(shí)最優(yōu)解。另外,分析電機(jī)模型后,建立電機(jī)輸出量的誤差函數(shù),使

4、之含有各種待估參數(shù),引入單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用梯度方法動(dòng)態(tài)更新權(quán)值,再通過權(quán)值估算電機(jī)參數(shù)。
　　接著,提出最小拍法設(shè)計(jì)速度控制器。研究用最小拍無紋波數(shù)字化方法設(shè)計(jì)永磁交流伺服系統(tǒng)速度控制器。把電機(jī)傳動(dòng)過程模型的連續(xù)域傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字域Z形式傳遞函數(shù),根據(jù)速度指令的Z變換輸入形式,事先設(shè)定預(yù)期誤差傳遞函數(shù),使得在有限拍內(nèi)就能輸出穩(wěn)定的速度信號(hào),然后依據(jù)最小拍無紋波零極點(diǎn)配置原則,反推出數(shù)字控制器的形式,并使速度控制器輸出的電流指令信