永磁交流伺服系統(tǒng)及其先進控制策略研究.pdf

1、隨著電力電子技術、微型計算機技術、稀土永磁材料技術和現代控制理論的飛速發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機器人、數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，其應用遍及現代化工業(yè)生產的諸多領域。我國目前所使用的永磁交流伺服系統(tǒng)絕大多數依賴進口，嚴重制約了我國在機器人、數控技術和自動化裝備方面的發(fā)展。數字化永磁交流伺服系統(tǒng)是目前伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流。本文在國家高技術研究發(fā)展計劃(863計

2、劃)以及臺達電力電子科教發(fā)展基金的資助下，從控制策略和實際系統(tǒng)兩個方面對永磁交流伺服系統(tǒng)進行了深入的研究，研究內容包括以下幾個方面：
　　全數字化永磁交流伺服系統(tǒng)的研制。本文作者研制了基于DSP的全數字化的永磁交流伺服系統(tǒng)，根據商用伺服驅動器的基本要求設計了各種控制模式及I/O接口和網絡通訊等功能，設計開發(fā)了操作面板的菜單界面及相應的上位機監(jiān)控軟件，為今后的產業(yè)化提供了基礎，為永磁交流伺服系統(tǒng)的深入研究搭建了良好的實驗平臺。

3、>　　改進的電流前饋解耦控制策略的研究。為了提高電機電感和電阻參數變化時的永磁交流伺服系統(tǒng)電流控制方法的魯棒性和解耦能力，在轉子同步坐標系下，創(chuàng)建了基于二自由度的電機電流控制的統(tǒng)一框架理論，研究了反饋增益的四種不同取值方法，并且利用閉環(huán)傳遞函數的奇異值曲線理論，對于這四種電流控制方法的魯棒性和解耦能力進行較為深入的分析，理論分析和實驗結果證明改進的電流前饋解耦控制策略具有較好的魯棒性和較強的解耦能力。
　　基于在線自適應參數辨識的

4、逆變器輸出電壓非線性畸變補償方法。PWM電壓源型逆變器的死區(qū)設置會使輸出電壓出現非線性畸變，進而引發(fā)電流畸變等死區(qū)效應。在轉子同步坐標系下，通過電機參數的在線自適應辨識，借助于一個中間參數，對逆變器輸出電壓的非線性畸變進行了較好的補償，實驗結果證明了該方法一定程度上改善了dq軸電流波形。
　　基于微粒群算法的速度控制器參數優(yōu)化設計。推導分析了微粒群算法的基本原理及其改進方法，并且討論二維微粒群算法的收斂性，參數的選擇方法和微粒群算

5、法的性能評價函數。在此基礎上，提出了基于微粒群優(yōu)化算法的永磁交流伺服系統(tǒng)速度控制器參數優(yōu)化設計方法，仿真和實驗結果證明了使用該方法進行控制器的參數優(yōu)化設計具有算法簡單，實現容易，收斂速度快和尋優(yōu)能力強等優(yōu)點。
　　針對各種數字濾波算法以及傳統(tǒng)的瞬時轉速觀測器無法保證在使用較低分辨率碼盤時電機低轉速情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性這一難題，提出了一種基于多采樣率預報觀測器和多采樣率現時觀測器進行電機低轉速的檢測方法，并研究了多采樣率觀測器的極點配