文档介绍：华中科技大学
博士学位论文
交流伺服系统控制参数自整定策略研究
姓名:陈鹏展
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:唐小琦
2010-04-20
华中科技大学博士学位论文
摘要
交流伺服系统的性能与其控制参数密切相关,为了获得满意的伺服性能,必须
对设置的控制参数进行整定。自整定不仅是完成伺服系统控制参数整定过程的高效
途径,使其在运行前能快速得到满足要求的控制参数,而且使其能在运行过程中根
据被控对象特征的变化对控制参数进行在线校正,使伺服系统的性能始终保持最优。
进行交流伺服系统控制参数自整定策略研究,是提高伺服系统运行效率和性能的迫
切需要,具有重要意义。
本文以获取交流伺服系统控制参数自整定策略为目标,结合国家科技重大专项
“全数字高性能通用驱动装置、交流伺服电机和主轴电机”、国家自然科学基金“数
控机床高速高精运动的傅立叶频域控制方法研究”、“基于特征的数控机床运动控制
参数自整定策略研究”等项目,主要完成了下述研究:
,根据伺服系统的控制结构,分别
建立了电流环、速度环、位置环三层控制环节对应的数学模型,利用建立的数学模
型,对各层环节的控制参数整定过程进行了分析,获得伺服系统控制参数自整定策
略研究的理论依据。
:伺服系统被控对象特征辨
识、伺服系统控制性能评价方法、控制参数优化方法进行了研究,得到进行控制参
数自整定研究的理论基础。
:使电机转子堵转,以 q 轴电流
的阶跃响应过渡指标为目标函数,通过对电流环控制参数进行寻优完成电流环控制
参数整定过程;对速度环误差信号进行傅立叶变换,利用误差信号的频谱特性及其
他相关参数,对陷波滤波器参数进行整定;对速度环被控对象特征进行非线性重构,
以重构结果作为速度环控制参数整定的参考模型,通过对参考模型的控制参数进行
寻优完成速度环控制参数整定过程;利用位置环控制参数对跟踪误差的不同影响特
性,先后对位置比例增益和位置前馈增益进行寻优,完成位置环控制参数整定过程。
:通过对速度环被控对象的近似
模型进行在线辨识,利用辨识模型对速度环控制性能进行预测,根据预测结果对速
度环控制参数进行校正;构造了两类位置环控制性能评价指标,根据位置环控制性
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能的在线评价结果,按二次型最优准则对位置环控制参数进行在线校正。
dSPACE 的实时仿真平台,对提出的伺服系统控制参数自整定策略
进行了快速原型验证和硬件在环仿真。在完成自整定策略的实时仿真验证后,以实
际运行工况中的伺服系统为对象,进行了自整定策略的应用验证,证明了其准确性、
稳定性及适应性。
关键词: 伺服自整定特征重构自校正广义预测控制实时仿真
II
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Abstract
The performance of AC servo system and the control parameters are closely related,
so the setting parameters of the servo system must be tuned in order to obtain satisfactory
servo performance. Self-tuning is an efficient way plete the servo system control
parameter tuning process to get the satisfactory control parameters quickly, furthermore, it
can tune the control parameters on-line in accordance with the changes of the
characteristics of the controlled object in the running so that the performance of the servo
system can always maintain optimal. Therefore, it is urgent and significant to study the
self-tuning strategy of AC servo system control parameters to improve