數(shù)控伺服系統(tǒng)建模分析與基于GA算法參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、作為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，伺服系統(tǒng)的性能不僅直接影響著機(jī)床加工精度，也關(guān)乎數(shù)控加工能力是否充分發(fā)揮。本文對(duì)伺服系統(tǒng)建模、動(dòng)態(tài)特性分析，參數(shù)優(yōu)化與基于Matlab的仿真做了研究。 本文在充分研究電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)伺服系統(tǒng)建立了模型。對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的建模，從電機(jī)工作原理出發(fā)，使用矢量變換推導(dǎo)出電機(jī)電壓平衡方程與轉(zhuǎn)矩方程，進(jìn)而得到電機(jī)調(diào)速控制方程；對(duì)機(jī)械系統(tǒng)建模，采用動(dòng)力學(xué)微分方程與經(jīng)典控制理論，得

2、到傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)與控制框圖。使用Matlab對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)仿真，分析了其中關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。 電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則從三環(huán)(位置、速度、電流)反饋控制系統(tǒng)的理論出發(fā)建模。建模中，分析了各環(huán)節(jié)中參數(shù)的相關(guān)意義，以及對(duì)系統(tǒng)特性的影響。按照傳統(tǒng)整定方案，由內(nèi)到外逐次整了定各環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)。使用Matlab與Simulink為仿真工具，對(duì)建立的系統(tǒng)仿真。通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，分析了各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，得到各參數(shù)適宜的取值范圍。使用經(jīng)典

3、的PI整定優(yōu)化準(zhǔn)則ISE、ITAE、ISTE對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)自動(dòng)整定。比較各準(zhǔn)則優(yōu)化整定結(jié)果，可知ITAE更適合伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定設(shè)計(jì)。 最后分析了遺傳算法優(yōu)化計(jì)算的程序步驟。結(jié)合PI自整定工作，得到遺傳算法程序的具體實(shí)現(xiàn)方法。使用Matlab與Simulink聯(lián)合仿真，以ITAE準(zhǔn)則為適應(yīng)度函數(shù)，自動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各調(diào)節(jié)器參數(shù)尋優(yōu)。最后得到一個(gè)理想的參數(shù)整定結(jié)果。比較了模型分析整定、ITAE準(zhǔn)則優(yōu)化與GA算法尋優(yōu)的結(jié)果，分析了各