永磁同步电机转动惯量在线辨识关键技术研究

针对工程实践中电机转动惯量在线辨识方法中输入参数的异步性和噪声干扰,采用基于模型参考自适应的转动惯量辨识方法,并使用跟踪微分器对输入参数进行预处理来解决以上问题。对模型参考自适应和跟踪微分器这两种关键技术进行研究,为工程应用中普遍得不到理想转动惯量辨识结果的在线辨识方法提供了一个比较好的解决思路。实验表明:经过跟踪微分器预处理后,基于模型参考自适应的转动惯量在线辨识方法能获得比较理想的辨识效果,结果精确、辨识速度较快,具有良好的抗干扰性能。     

参数在线辨识的交流位置伺服系统前馈控制

研究了基于前馈控制的交流位置伺服系统的轨迹跟踪控制问题。提出一种自适应模型参数在线辨识的改进方法,用以快速、有效地辨识出模型参数的变化,并应用到前馈控制器中。研究结果表明,基于模型参数在线辨识的前馈控制可以实现位置伺服系统的高速、高精度跟踪控制。     

基于MRAI的伺服系统转动惯量辨识及改进研究

针对伺服系统控制参数自整定所需转动惯量参数的辨识问题,对基于模型参考自适应辨识(MRAI)思想的转动惯量辨识方法进行了研究。根据离散递推辨识机制构建了自适应辨识律,并通过分析辨识增益大小对惯量辨识响应的影响,提出了一种辨识增益自适应调整的改进算法;基于惯量辨识结果评价标准,建立了分段函数以实现辨识增益的动态调整;在仿真模型和实际系统中对不同辨识增益对惯量辨识的影响进行了对比测试。研究结果表明:改进的惯量辨识方法可以解决惯量辨识响应快速性和稳定性的矛盾,能够快速跟踪系统转动惯量的变化,可用于伺服控制参数的自整定。     

并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定

研究一种小型可重构并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定方法。首先导出外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,提出辨识该类伺服系统参数的一种方法。该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大,易造成对伺服电动机冲击,引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来。进而,以超调量和上升时间为优化目标,考虑随位姿变化的极限负载,对伺服系统控制器参数进行了整定,给出了伺服系统控制器参数的范围。最后,试验验证了该方法的有效性和正确性。     

Delta机构伺服控制器参数设计

研究一种Delta高速并联机构的伺服控制器参数设计方法.首先利用虚功原理建立Delta机构刚体动力学逆解模型.在此基础上,通过采用变频三角波作为输入,辨识出包括伺服系统转动惯量在内的所有参数,为参数设计提供必要前提.最后,考虑变负载对伺服系统影响建立机电耦合控制模型,提出一种直接以机器人末端执行器在整个工作空间运动轨迹的均方根误差作为综合性能优化目标的伺服控制器参数设计方法.     

EMA伺服系统速度环自校正控制设计

针对系统参数变化时伺服性能降低的情况,提出了一种通过辨识系统转动惯量实现速度环自校正控制的方法。根据波波夫超稳定理论设计离散系统模型,参考自适应算法递推得到系统转动惯量。建模分析速度环参数和转动惯量的关系,得到一种简单的控制器自校正规律,实现系统速度环的自校正控制。这种方法根据机械参数的变化校正控制器,提高了系统伺服性能。通过Matlab仿真验证了参数辨识方法和速度环自校正控制的可行性和有效性。     

机器人负载惯性参数的快速辨识

机器人的惯性参数辨识是基于动力学模型控制器设计的基础,除了需要辨识机器人自身的惯性参数外,还需要快速准确地辨识负载的惯性参数。针对需要更换负载的工作场景,提出了一种快速辨识负载的激励轨迹,该轨迹不需要经过优化,即可在短时间内覆盖更多的机器人运动状态,从而获得更为全面的采样参数集,提高了辨识效率的同时增强了辨识模型的泛化能力。实验表明,辨识的结果与负载模型的CAD参数符合,机器人关节理论力矩能较好地拟合实际驱动力矩,验证了负载参数的正确性。     

力干扰下的电液位置系统自适应鲁棒控制

在建立整个电液位置伺服系统的非线性方程中，由于未考虑到外界的未知干扰和建模过程中参数的变化，即液压缸黏性阻尼系数、液压缸总泄漏系数、液压油弹性体积模量会随外负载、工作温度等不同条件发生变化，模型的准确性会受到影响。通过自适应的方法让相应的参数实时变化，提高整个系统的稳定性。通过干扰观测器补偿外界的未知状况，从而提高整个系统的鲁棒性。通过对设计的控制器进行试验，实现对干扰的抑制。试验结果显示，该控制器对电液位置伺服系统的鲁棒性有明显的提高。     

PI自整定永磁伺服系统转动惯量的辨识研究

针对永磁同步电机伺服系统中转动惯量变化问题,设计了一种带PI参数自整定的永磁同步电机转动惯量辨识系统,并提出了一种基于电机机械方程的转动惯量辨识方法。在系统匀加速阶段以相同时间间隔的速度为参量,计算出电机匀加速阶段的加速度,利用加速度与转动惯量的关系,由机械方程解调出电机转动惯量。以转动惯量为基准,利用速度环带零点Ⅱ型系统对PI参数进行补偿,并将此方法与传统PI控制方法在同一环境中进行仿真实验。研究结果表明,带转动惯量辨识PI自整定控制器的系统与传统PI控制器系统相比,启动无超调,且速度误差率降低0.16%左右。该方法具有更好的动静态性能,能够广泛应用于高精密数控系统,为解决转动惯量变化问题提供依据。     

交流位置伺服系统自适应模糊PID控制器设计

为实现机电伺服系统的高精度位置跟踪控制,针对实际系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大等各种不确定因素,提出了一种基于滑模面的自适应模糊PID策略。利用梯度下降法实时修正PID控制器的参数,使用模糊逻辑系统逼近系统中不确定量,以使控制器能根据伺服系统运行过程中的负载特性实时调整速度给定值,从而减小系统参数变化和外部干扰对伺服系统性能的影响,最后通过Lyapunov方法推导出了模糊补偿器中不确定参数的自适应律。仿真结果表明：该控制策略与传统PID控制相比具有系统跟踪误差小,响应速度快,跟踪性能好的优点,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。