文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
基于永磁同步电机的减摇鳍伺服系统设计研究
姓名:于文博
申请学位级别:硕士
专业:模式识别及智能系统
指导教师:金鸿章
20070301
要摘本文主要对减摇鳐电伺服系统进行了设计,并通过实验对电伺服系统的控制方法进行了研究。由于电伺服减摇鳇伺服装置是一套新设计的系统,需要对系统进行实验调试和研究,使系统达到设计要求。本文首先基于减摇鳍系统的设计要求,并结合电伺服系统的特点,对电伺服减摇鳍系统实验装置进行了设计。根据设计指标和实验系统的要求,设计并实现了系统的执行机构、检测装置、制动及监控装置。实现了系统的闭环随动控制以及监控、数据记录功控制器算法的设计需要系统建模作为依据。本文根据电伺服系统理论模型推导系统辨识模型,并采用了阶跃响应辨识建模方法。首先通过推导电伺服系统的理论模型,确定了系统的模型阶次,并以理论推导确定的模型阶次作为系统辨识的依据,通过对系统位置环阶跃响应模型进行辨识,获得了系统未校正的闭环传递函数。考虑到系统辨识实验的需要,采用刂破魃杓屏讼低呈笛榈目刂萍笆菁锹甲爸谩根据辨识模型对系统进行了刂破魃杓疲直鸩捎昧烁旒校正和狽法设计问Mü栈肥笛椋褂肞控制器后的系统达到了设计要求,具有较好的响应速度和稳态精度。关键词:电伺服系统;系统辨识;籞—能。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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作者┳:参盔毒茎哈尔滨工程大学学位论文原创性声明期:年岁月本人郑重声明;本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日
第赂攀课题的背景本文依托于我校“十五”钅俊4玫缢欧低场钡牡缢欧跻鳍系统研究和调试实验工作。船舶横摇减摇是船舶运动控制中的一大课题,现有主要横摇减撂设备是减摇鳍和减摇水舱。减摇鳍系统作为行之有效的船舶横摇减摇技术手段,在我国已经广泛使用了几十年之久。国内现有减摇鳍系统以采用电液伺服为主。电液伺服系统具有响应速度快,响应精度高,负载能力强的优点,在负载较大、并有较大负载扰动的场合有很大优势。但是,液压元件的制造工艺要求较高,导致相同输出功率下液压系统成本高于电伺服系统;并且液压伺服系统本身的调试和维护也较电伺服系统复杂。液压系统的传动方式决定了系统的工作状态对液压浊的质量依赖性很大,液压油的纯净度和粘度都对系统有很大影响。伺服电机的体积受输出功率的影响很大,为了产生较大的转矩,必须使电机能够建立足够大的电磁转矩,这使得电机的体积和质量往往随着电机功率增长,并且一般认为电机的响应时间常数较液压系统大,反映不如液压系统迅速。随着功率电子技术的迅速发展,以及微电子技术和微处理器的广泛应用更拓宽了电机伺服的领域。电伺服系统得以在工业领域中广泛使用,伺服电机的型号也日益完善,大功率直流伺服电机及配套的驱动装置已经形成系列。应用领域的扩大也进一步提高电伺服系统的工艺性能和性价比,这些都为船用电伺服系统的研究和使用提供了有利的客观条件。近年来,以电传动代替传动轴传动的电力推进得到了迅速发展。船载能源类型日趋单一。减摇鳍系统如果采用电伺服系统,可以进一步简化舰载的能源设备,不必再配备专用的液压油源,同样节省了船上有限的空间。电伺服系统的结构比液压伺服系统更加简化,设备更具通用性,从而提高哈尔滨工程大学硕士学位论文
⒄垢趴了系统的可靠性和可维护性。并且,随着电伺服系统在工业领域的广泛应用,电伺服系统的制造成本也大幅降低,系统效费比更佳。减摇鳍电伺服实验室系统是一套新系统,是以原有减摇鳍系统控制性能和负载能力要求为设计性能指标设计的,其系统可用性、稳态和动态性能指标以及负载特性等,需要经过实践检验。并且,通过系统调试也为今后的系统优化设计和设备调试维护积累一定经验。现代运动控制的发展呈现出数字化、高精度、高速度、高性能的特点。扑慊刂葡低逞该头⒄梗浞址⒒邮挚刂频挠攀疲苊饬模拟电路非线性误差、调整误差及温飘等因素的影响,增强软件控制功能,为实现最优控制和自适应控制提供了条件。呔ǘ群涂焖俚募觳庠<氖褂谩咝阅芩欧缁执行机构目7ⅰN匏⒌缁蛭薜缢⒑突向片,加速性能比有刷电机有很大提高。随着嵌入式微芯片的应用,伺服系统呈现出“软件伺服”的趋势。传统伺服系统的典型控制结构如图所示:图伺服系统的控制框图具体可以概括为以下几点⋯:哈尔滨工程大学硕士学位论文●■■■■■●■■■■■●■■