變負(fù)載直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)非線性建模研究.pdf

1、隨著先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，特別是在控制精度要求高的智能系統(tǒng)中，直流電機(jī)作為執(zhí)行元件被廣泛的應(yīng)用，而雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的典型方案。直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在包括飽和非線性在內(nèi)的非線性環(huán)節(jié)，這種帶非線性環(huán)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)建模問題一直是重要的研究方向，也是理論上的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　 目前，直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型主要有理想模型、二階線性模型以及在不考慮負(fù)載擾動(dòng)或恒負(fù)載情況下的非線性模型等。由于存在閉環(huán)內(nèi)部飽和非線性，理

2、想模型、二階線性模型和實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)有很大差異；而不考慮負(fù)載擾動(dòng)或恒負(fù)載又與電機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行條件大相徑庭；此外，一些文獻(xiàn)所提出模型由于相當(dāng)復(fù)雜，只在仿真上進(jìn)行了驗(yàn)證，缺乏在實(shí)際系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支持。
　　 針對(duì)上述問題，本文主要進(jìn)行了如下研究工作：
　　 ①對(duì)負(fù)載變化情況下的直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)理進(jìn)行深入研究，將慣量負(fù)載的擾動(dòng)納入直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(DLDMCS)，分析了負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與飽和非線性的線性域?qū)挾圈?/p>

3、的關(guān)系，得到了系統(tǒng)的機(jī)理模型。通過分析實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)特征，運(yùn)用“類等效”的特征建模方法對(duì)機(jī)理模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，建立了包括慣量負(fù)載在內(nèi)并考慮了反電動(dòng)勢(shì)漸進(jìn)擾動(dòng)的直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型，且對(duì)模型的穩(wěn)定性做了分析。
　　 ②提出了變負(fù)載下直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型的參數(shù)辨識(shí)方法，該方法將直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其負(fù)載作為一個(gè)整體，利用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)所建立的變負(fù)載直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型的參數(shù)進(jìn)

4、行了辨識(shí)。
　　 ③分析了不同類型負(fù)載的機(jī)械特性，研制了專門用于研究變負(fù)載直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)通過恒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量形成變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由直流電機(jī)及編碼器單元、行星齒輪箱單元、TMS320x2812 DSP單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、接口單元和速度檢測(cè)單元等部分組成。利用該平臺(tái)驗(yàn)證了提出的變負(fù)載直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型及其參數(shù)辨識(shí)方法的有效性。
　　 通過以上研究工作，本文提出了變負(fù)載直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性