永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制器參數(shù)自整定技術(shù)的研究.pdf

1、裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在現(xiàn)代裝備制造業(yè)中，配備高性能伺服系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)由于自動化程度和加工精度高等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)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(tǒng)提出了更高的要求，要求伺服系統(tǒng)能夠適應(yīng)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(yīng)性的伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有十分重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　 目前，伺服驅(qū)動器通常采用固定參數(shù)的控制器，當(dāng)伺服系統(tǒng)的工作狀況發(fā)生變化時無法自適應(yīng)

2、的改變控制器的參數(shù)，伺服系統(tǒng)的抗干擾性和適應(yīng)性較差。伺服驅(qū)動器的控制參數(shù)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(shù)自整定的技術(shù)是十分必要的，是促進伺服系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，PID控制器仍然是普遍采用的控制方式。本文針對伺服驅(qū)動系統(tǒng)PID控制器，進行參數(shù)自整定的研究，包括離線參數(shù)自整定和在線參數(shù)自整定的方法，并分別設(shè)計了兩種參數(shù)自整定PI控制器。離線參數(shù)整定用于伺服驅(qū)動器出廠前的參數(shù)預(yù)

3、設(shè)，在線參數(shù)整定用于伺服驅(qū)動器工作環(huán)境頻繁變化的場合。參數(shù)自整定技術(shù)使伺服驅(qū)動系統(tǒng)擁有更優(yōu)的控制參數(shù)，適應(yīng)更加復(fù)雜的工況，滿足用戶高性能指標(biāo)的要求。
　　 本文首先介紹了永磁同步電機的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對永磁同步電機伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(diào)制技術(shù)，建立了伺服系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)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(shù)離線自整定

4、技術(shù)，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(tǒng)理想的控制器參數(shù)值，實現(xiàn)控制器參數(shù)的離線整定，解決了人工參數(shù)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(yīng)算法的原理，采用模型參數(shù)自適應(yīng)算法實時的辨識出轉(zhuǎn)動慣量的值，再結(jié)合PI控制器參數(shù)與轉(zhuǎn)動慣量的關(guān)系式直接計算出合適的控制參數(shù)，實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線自整定，并設(shè)計了仿真實驗結(jié)果表明該算法可以有效提高伺服系統(tǒng)的性能。
　　 最后，