基于惯量辨识PI自整定永磁伺服电机控制

针对传统PID控制存在的缺陷以及永磁同步电机运行中惯量变化问题,提出了永磁伺服电机惯量辨识PI自整定控制方法。测定电机在匀加速过程中不同时刻转速值,通过转动惯量辨识算法得出转动惯量大小,分析转动惯量与速度环中的参数关系来自动整定控制参数。利用MATLAB工具建立系统仿真模型,并与传统PID控制进行了对比,结果表明:惯量辨识PI自整定控制方法实现了启动高速化、无超调及强抗干扰能力,具有很好的动静态性能,能广泛应用在高精度控制系统中,对解决惯量易变系统提供了一种控制依据。     

AGV调速系统参数辩识与PI自整定研究

传统AGV系统控制器不具有参数在线整定功能,难以满足高性能调速系统要求.根据速度环等效原理和经典控制理论推导出PI参数与转动惯量的数学关系;根据永磁同步电机的运动方程和离散模型参考自适应理论,建立永磁电动机转动惯量辩识模型;通过软件方式实现PI参数在线自整定.基于ADSP2188的全数字交流调速实验结果证明PI自整定可有效地消除系统的超调,减少响应时间.     

基于机械参数辨识的永磁同步电机驱动系统速度环自调试方法

针对永磁同步电机驱动系统在速度控制器未整定时辨识机械参数无法稳速控制的问题,采用了以bang-bang控制器控制转速的控制框架规避了参数辨识过程中的控制器盲调,并据此提出一种基于周期采样数据复频谱分析的伺服系统机械参数辨识方法,同时能够快速辨识伺服传动系统的转动惯量、粘滞摩擦系数及库伦摩擦转矩。基于机械参数辨识结果设计了一种速度环PI参数自整定方法,根据速度环设计的期望相角裕度和开环截止频率自动实现速度环PI参数的计算。整个过程由伺服驱动器自动完成,实现了驱动器速度环的自调试。通过速度环正弦响应和阶跃响应实验验证了本文提出方法的有效性,实验结果显示,转动惯量和粘滞摩擦系数的辨识误差不超过3%,且整定后速度控制性能符合预期。     

基于TMS2407A的交流调速系统参数辨识与PI自整定实验研究

根据永磁同步电动机交流调速控制等效原理和经典控制理论推导出PI参数与电动机转动惯量的数学关系;根据电动机的运动方程和模型参考自适应理论,建立了永磁同步电动机转动惯量辨识模型,实现了PI参数在线自整定。基于TMS2407A的全数字交流调速实验结果证明,离散模型参考自适应理论可实现转动惯量的在线辨识。PI自整定可有效地消除调速系统的超调,减少响应时间,极大地提高了系统的动态性能。     

永磁交流伺服系统先进控制策略研究

随着国家重大专项“高档数控机床与基础制造技术”的实施,对永磁交流伺服系统的性能提出了愈来愈高的要求。本文首先通过对典型应用案例的分析,揭示了交流伺服系统对应用性能的影响,指出提高交流伺服系统性能的必要性。永磁交流伺服系统参数的整定对系统的性能影响极大,如何实现参数的自整定是这一领域的研究热点问题。在多数应用系统中惯量会经常发生变化,惯量变化对系统的动态性能影响很大,本文提出了一种转动惯量在线辨识方法,能够实现惯量变化的自动辨识。在此基础上,针对交流伺服控制器PI参数自整定方法中,忽略了整定过程的周期性和所需的自学习能力,造成整定过程效率低、重复操作次数多、整定时间长问题,本文提出了一种交流伺服系统速度控制器PI参数自整定控制方案,使控制器能够仿人操作,根据历史控制经验不断地改进学习增益。仿真和实验结果均验证了上述方法的有效性,且方法结构简单,易于实现,已在已研发的产业化项目中得到应用。用于伺服系统的永磁同步电机,电机的机械时间常数常小于电磁时间常数,电流环在动态过程中不能抑制速度环的扰动。对此本文加入一个反电动势补偿环节,以消除转速在动态过程中对电流环的影响。理论分析和仿真结果验证了补偿措施的有效性。在永磁交流伺服系统中,电流环环宽对整个系统(速度环/位置环)的环宽具有制约作用。在不提高功率开关速度下如何提高电流内环的宽度也是该领域的研究热点。本文提出了新的改进型PWM方式,在不提高开关频率的情况下,使电流环的带宽得到了显著提高,扩大了永磁交流伺服系统的频带,提高了动态响应,实验结果均验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的永磁同步电动机PI参数自整定

永磁同步电机伺服系统是一个非线性、干扰多、参数时变的复杂系统,传统的PI控制器已经不能满足高性能的控制要求。针对这该问题,设计了一种利用遗传算法实时整定速度环PI参数方案,方案简单且适合多目标寻优,因此可以省去大量的人工调试PI参数时间。实验结果表明,遗传算法适用于PMSM伺服系统PI参数自整定问题,PI参数整定结果能较好地满足系统动静态性能的要求。     

基于IMC的永磁同步电机PI参数整定研究

针对目前永磁同步电机存在的PI参数整定困难复杂,基于永磁同步电机数学模型,分析矢量控制原理,由数学模型推导永磁同步电机参数测量方法,给出传统的控制算法的PI参数整定方法,结合传统内模控制(IMC)策略的PI参数整定方法,引入新的参数优化控制,采用实际电机参数测量方法,简化永磁同步电机闭环参数设计过程,推导出新的参数整定公式。同时通过Matlab Simulink搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,并搭建STM32硬件平台,实验结果表明电机测量参数与PI参数整定的正确性,设计的PI调节器的参数具有较好的动态性能和抗扰动能力,对实际电机参数调节具有指导意义。     

伺服系统转动惯量辨识及其应用

伺服系统转动惯量的快速准确辨识是伺服驱动器控制参数自整定过程中的重要环节。伺服系统转动惯量主要有两种辨识方法,分别是基于加减速的辨识方法和基于模型参考自适应的辨识方法。同时伺服最优控制参数都与转动惯量存在一定的联系,通过转动惯量的辨识,可以有效对伺服系统速度环控制参数进行整定,通过外部干扰也表明系统具有一定的抗干扰性能。     

基于递推最小二乘法的永磁伺服系统参数辨识

为使永磁同步电机(PMSM)控制系统在复杂环境中具有较好的动态性能,伺服系统必须具有参数辨识和参数自整定的功能,而转动惯量与负载转矩辨识是其首要解决的问题。采用零阶保持器对电机运动方程进行离散化建模,考虑了摩擦系数对辨识结果的影响,将基于遗忘因子递推最小二乘辨识算法应用于该离散模型可以同时辨识出系统转动惯量、负载转矩和摩擦系数。同时,针对Matlab/Simulink中库模型参数不能在线动态修改的缺点,提出改进型PMSM模型,以此搭建了伺服系统的仿真控制模型,完成了定参数与变参数的动态仿真。最后,在stm32微控制器上进行了实验验证。仿真和实验表明该文提出的电机离散化模型和参数辨识方法具有一定的准确性和实时性,仿真结果验证了改进型PMSM模型在变参数仿真研究中的实用性。     

交流伺服系统转动惯量的辨识及负载转矩观测方法研究

交流伺服系统的工作性能受电机参数及负载扰动的影响很大，有必要对其转动惯量和负载转矩进行在线辨识和观测，并在辨识转动惯量时考虑负载扰动，并据此调整速度PI调节器参数以改善和提高系统的稳态和动态性能。本文提出一种转动惯量辨识的改进方法，用状态观测器对负载转矩进行实时观测，然后再利用模型参考自适应算法对系统的机械参数即系统转动惯量进行辨识。研究了自适应增益对辨识结果的影响。根据转动惯量的在线辨识量，利用最小峰值响应方法对系统速度PI调节器参数进行了自整定。仿真结果验证了算法的有效性。     

永磁伺服电机模糊PID自整定SVPWM控制研究

针对永磁同步电机自身的非线性、强耦合性以及时变性特点,以及传统P ID控制策略不能跟随系统参数的变化而自动做出整定等问题。通过对模糊理论分析,本文提出了一种简单实用的永磁同步电机控制策略,即模糊PID自整定SVPWM控制方式。采取SVPWM 的方式产生三相电流驱动电机,通过模糊逻辑语句建立了模糊控制规则,并实现与 PID 控制参数相结合,实现实时改变电机控制参数功能,并利用 MATLAB工具建立了模糊 PID 自整定SVPWM闭环矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明：系统转速实现无超调,响应速度和扰动恢复时间与传统PID控制方式相比缩短了一半。该方法提高了永磁交流伺服系统的控制精度,具有良好的动静态性能,在工程应用上提供了一种简单、易实现的控制方法。     

基于QFT的永磁同步电机伺服系统PID控制器的设计

针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统在运行过程中因转动惯量变化而带来负面影响的问题,提出了基于定量反馈理论(QFT)的PID控制器的设计方法。通过将转动惯量视为参数变化量,从而获得了被控对象的不确定性模型,然后设计性能指标,运用QFT,在Nichols图上合成了PID型控制器。仿真和试验结果表明,所提方法有效改善了PMSM伺服系统转动惯量变化带来的影响,提升了系统的鲁棒性。最后,通过与PI控制器的对比表明了其优异性。     

基于遗传算法的永磁同步直线电机PID控制研究

由于永磁同步直线电机系统运行过程中参数摄动和负载扰动等问题的存在,传统 PID控制器无法满足高精度伺服控制系统的要求。设计出一种基于遗传算法(GA)优化的 PID 控制器,并通过 Simulink 对永磁同步直线电机控制系统进行建模和仿真实验。仿真和实验表明,采用 GA优化的PID控制器与传统的 PID控制器在指定速度和负载扰动条件下相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,能有效抑制参数摄动的影响并对负载扰动具有较强的鲁棒性,实验结果也证明了方案的有效性和可行性。     

基于小波神经网络PID的永磁同步电机转速控制

提出了基于小波神经网络PID的永磁同步电机(PMSM)转速控制策略。根据系统运行参数的变化,采用三层前馈式人工神经网络,基于梯度下降纠正误差法在线训练实时更新PID参数值。采用小波神经网络和增量式PID共同构成转速环控制器。建立PMSM数学模型,设计PMSM速度环控制器,构建S函数,对控制算法进行仿真试验,验证了该控制算法的先进性。试验结果表明,所提控制策略比传统PID转速控制具有更好的动态性能和抗干扰能力。     

永磁伺服电机复合模型预测控制

永磁电机效率和功率密度高、力矩和惯量比大,是工业伺服领域的主流电机。伺服控制技术是充分发挥永磁电机优势、提升伺服系统运行性能的关键。目前,永磁伺服系统多采用多环级联的比例 积分（PI）控制器,但由于积分器的滞后效应,PI动态响应速度较慢,抗干扰能力较差,难以满足机械臂、精密加工等高性能伺服控制的动、静态性能要求。因此,提出一种广义模型预测控制与有限集模型预测控制相结合的复合模型预测控制策略。此外,还提出一种广义模型预测控制的低运算量实现方法及一种机械参数估计方法。试验结果表明,所提复合模型预测控制可提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。     

无绳提升系统模糊自整定PID位置控制

由于垂直运动永磁直线同步电动机的特殊结构及特殊的边端效应,其精确的数学模型不容易建立。针对永磁直线同步电动机驱动的无绳提升系统,用常规PID调节器很难满足位置伺服系统快速、无超调的响应特性的要求,提出了模糊自整定PID位置控制策略,并通过模糊规则在线调整PID控制的参数。仿真结果表明,和传统的PID控制比较,模糊PID控制系统具有良好的稳定性和自适应能力。     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。     

基于鲸鱼算法小波神经网络PID的PMSM转速控制

针对永磁同步电机交流伺服系统的非线性特征和不确定扰动等问题,以及传统PID控制器的线性局限性,提出基于鲸鱼优化算法的小波神经网络PID的转速控制策略。采用小波神经网络与PID控制器结合的方式,构成永磁同步电机的转速控制器,同时利用鲸鱼优化算法对学习速率和惯性系数进行优化,从而达到对神经网络权值的进一步优化。通过实验结果表明,本文所提控制策略得到的电机稳定时间是0.025 s,最大超调量是52 r/min,施加转矩之后的转速误差为0.002,因此本文控制策略的动态性能和抗干扰能力具有一定优势。     

永磁同步电机伺服系统串级PID矢量控制研究

为实现对永磁同步电机伺服系统的控制,分析基于转子磁链定向矢量控制的伺服电机,建立串级PID控制的伺服系统解耦动态数学模型.依据控制系统工程设计法设计出电流环、速度环、位置环后,研究速度环相对于电流环和位置环的配置对伺服系统性能的影响;进而设计出满足指标要求的伺服控制系统.结果表明:在永磁同步电机伺服系统的串级PID矢量...