永磁同步電機伺服系統控制器參數自整定技術的研究.pdf

1、裝備制造業(yè)是國民經濟和國防建設的基礎產業(yè)。在現代裝備制造業(yè)中，配備高性能伺服系統的數控系統由于自動化程度和加工精度高等優(yōu)點得到了廣泛應用。隨著國防、航空、工業(yè)自動化等行業(yè)的迅速發(fā)展，對伺服系統提出了更高的要求，要求伺服系統能夠適應工作環(huán)境的變化且保持優(yōu)良的性能。因此，研發(fā)高性能的具有優(yōu)良適應性的伺服驅動系統具有十分重大的經濟效益和社會效益。
　　 目前，伺服驅動器通常采用固定參數的控制器，當伺服系統的工作狀況發(fā)生變化時無法自適應

2、的改變控制器的參數，伺服系統的抗干擾性和適應性較差。伺服驅動器的控制參數目前主要依靠人工整定，費時費力且效果不佳。因此，研究控制器參數自整定的技術是十分必要的，是促進伺服系統發(fā)展的關鍵技術之一。
　　 伺服驅動系統中，PID控制器仍然是普遍采用的控制方式。本文針對伺服驅動系統PID控制器，進行參數自整定的研究，包括離線參數自整定和在線參數自整定的方法，并分別設計了兩種參數自整定PI控制器。離線參數整定用于伺服驅動器出廠前的參數預

3、設，在線參數整定用于伺服驅動器工作環(huán)境頻繁變化的場合。參數自整定技術使伺服驅動系統擁有更優(yōu)的控制參數，適應更加復雜的工況，滿足用戶高性能指標的要求。
　　 本文首先介紹了永磁同步電機的物理結構和數學模型，在此基礎上對永磁同步電機伺服系統的數學模型進行了詳細分析，研究了空間矢量控制原理及空間矢量脈寬調制技術，建立了伺服系統的仿真系統模型，并驗證了以上理論的正確性。
　　 其次，研究了基于粒子群優(yōu)化算法的控制器參數離線自整定

4、技術，利用粒子群優(yōu)化算法的搜索尋優(yōu)能力，直接找到伺服系統理想的控制器參數值，實現控制器參數的離線整定，解決了人工參數整定方法的眾多弊端。仿真實驗證明，該方法效果良好。
　　 再次，研究了模型參考自適應算法的原理，采用模型參數自適應算法實時的辨識出轉動慣量的值，再結合PI控制器參數與轉動慣量的關系式直接計算出合適的控制參數，實現控制器參數的在線自整定，并設計了仿真實驗結果表明該算法可以有效提高伺服系統的性能。
　　 最后，