永磁交流伺服系統(tǒng)及其運動控制技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代控制技術和先進的電子元器件的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機器人、數(shù)控機床等先進自動化設備驅動裝置的關鍵部件，其技術已經(jīng)達到了很高的水平，其性能直接決定著設備的運行能力，其應用遍及現(xiàn)代工業(yè)生產的諸多領域。我國目前使用的交流伺服系統(tǒng)絕大多數(shù)依賴進口，制約了我國在機器人、數(shù)控技術和自動化裝備方面的發(fā)展。數(shù)字化永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)是目前伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流。本文在國家863項目資助下，以推動交流伺服系統(tǒng)產業(yè)化為目標，研制開發(fā)了一套

2、高性能、全數(shù)字的永磁交流伺服系統(tǒng)。 在推導了永磁同步電動機(PMSM)系統(tǒng)在不同坐標系下的數(shù)學模型，并分析了永磁同步電動機的矢量控制技術的基礎上，針對永磁同步電動機的數(shù)學模型參數(shù)難于精確獲得，常規(guī)控制器難于獲得較好的魯棒性和控制效果的問題，提出了可用于永磁交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)的抗輸出飽和內模控制器和用于速度環(huán)上的一種簡單魯棒控制器。提高了永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的魯棒性。 針對交流伺服系統(tǒng)中存在的抑制負載轉矩擾動和低速下

3、的實時速度檢測這兩個問題展開研究，提出了采用基于自適應擾動觀測器的統(tǒng)一方法加以解決?；诓úǚ虺€(wěn)定性理論推導了一種簡單的自適應律既保證了該觀測器的穩(wěn)定性，同時也給設計和實現(xiàn)帶來了方便。該算法簡單實用，無需增加額外電路。利用觀測器的觀測結果對PID控制器進行等效補償，提高了永磁交流伺服系統(tǒng)抑制轉矩擾動的效果。在使用增量式碼盤的PMSM交流伺服系統(tǒng)中使用該速度觀測器的觀測速度進行速度閉環(huán)，提高了低速下的永磁交流伺服系統(tǒng)性能。 永磁

4、交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)自整定功能是高檔交流伺服驅動器必備的實用功能，參數(shù)自整定的性能日益提高，已經(jīng)可以取代手動整定的過程。國內的伺服驅動器尚無此功能。本文提出的不基于模型的PI控制器參數(shù)自整定方法，對Kp和KI參數(shù)采用不同的策略加以整定，以提高整定的效率。而另一種采用基于起動過程的轉動慣量辨識，結合查表方法整定PI參數(shù)。算法簡單，具有較強的實用性。 在上述工作的基礎上，研制開發(fā)了一套基于DSP+FPGA的高性能永磁交流伺服系統(tǒng)，并設