帶柔性連接負載的交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流傳動取代直流傳動成為必然的發(fā)展趨勢。永磁同步電機因其體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。永磁同步電機伺服系統(tǒng)的調(diào)速控制通常采用電流內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)速環(huán)控制器設計時，通常將電機轉(zhuǎn)子-傳動機構(gòu)-負載當作一個剛體，慣量也直接折合到電機端。實際的伺服系統(tǒng)中，由于傳動機構(gòu)不是理想剛體，而容易發(fā)生機械諧振現(xiàn)象，使得系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速發(fā)生持續(xù)大幅振蕩的現(xiàn)象

2、。因此，必須合理地設計轉(zhuǎn)速環(huán)控制器以避免機械諧振現(xiàn)象。
　　本文首先介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展概況，簡要分析了帶柔性連接負載的交流伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及存在的問題。接著從電機速度調(diào)節(jié)原理出發(fā)，在分析永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上，討論了永磁同步電機矢量控制方案。將伺服系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)等效為一個扭轉(zhuǎn)彈簧，整個柔性連接伺服系統(tǒng)則簡化為一個電機-彈簧-負載的二質(zhì)量系統(tǒng)，通過理論分析，建立起柔性連接伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型，而且分析了系統(tǒng)產(chǎn)生機械諧振的

3、機理。
　　然后設計提出了以偽隨機序列作為激勵的、對轉(zhuǎn)速環(huán)被控對象的頻率特性辨識方案，根據(jù)頻率特性辨識結(jié)果獲取系統(tǒng)諧振頻率的同時，得出對負載慣量、柔性連接環(huán)節(jié)的剛度等參數(shù)進行辨識的方法。通過仿真和實驗結(jié)果對算法進行驗證。
　　在對系統(tǒng)進行簡化之后，從諧振產(chǎn)生的直觀原因出發(fā)，考慮抑制負載力矩的振蕩，利用擾動觀測器對電機端的負載力矩進行估計，并把估計結(jié)果補償?shù)搅亟o定端，設計提出了基于負載力矩觀測的反饋控制算法。利用仿真結(jié)果驗證