基于擾動和摩擦補償的永磁同步電機伺服控制方法研究.pdf

1、隨著控制理論、電子技術、機械制造技術及相關領域的發(fā)展，高精度運動控制廣泛地用于工業(yè)機器人、超精密機床和精密光電跟蹤系統(tǒng)等設備中。而永磁同步電動機(PMSM)因其具有體積小、可靠性高、伺服性能優(yōu)良等特點，在高精度運動控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。
　　 對于有高跟蹤精度和運動平穩(wěn)性要求的伺服系統(tǒng)控制而言，擾動和摩擦的存在是提高系統(tǒng)性能的障礙。擾動的存在使得系統(tǒng)性能變差甚至不穩(wěn)定。而非線性摩擦對系統(tǒng)的動態(tài)及靜態(tài)性能的影響很大，主要表現

2、為低速時的爬行現象、速度過零時的波形畸變現象、穩(wěn)態(tài)時有較大的靜差，甚至出現不期望的極限環(huán)振蕩。因此，針對擾動和摩擦的特點，深入分析擾動和摩擦對控制系統(tǒng)性能的影響并加以消除，對性能的提高會起到積極的作用。
　　 本文對永磁同步電機伺服系統(tǒng)的高精度位置控制問題展開了研究。從改善系統(tǒng)低速性能和提高抗干擾能力角度，研究了擾動和摩擦對伺服系統(tǒng)的影響并設計了兩種基于擾動和摩擦補償的復合控制方法。一是設計了基于摩擦模型和擾動觀測器的擾動和摩擦

3、補償復合控制方法。首先在分析永磁同步電機伺服系統(tǒng)模型的基礎上，利用Stribeck摩擦模型對系統(tǒng)摩擦進行建模，應用最小二乘算法和遺傳算法分別離線辨識其參數，并利用辨識模型產生的估計值進行前饋補償；其次擾動觀測器觀測出摩擦的過補償或欠補償、系統(tǒng)中建模誤差帶來的不確定性和外界擾動，并用此觀測值進行進一步前饋補償；最后為了得到更快速的收斂性和更好的抗干擾能力，針對反饋控制器應用了有限時間控制技術。仿真結果表明，提出的方法降低了摩擦非線性對伺服