一种优化的PID算法在伺服跟踪系统中应用

伺服位置跟踪作为衡量伺服控制系统性能的重要指标,在伺服控制系统起着举足轻重的作用。但是由于常规PID算法与经典3环结构位置随动系统不能满足伺服系统快速性和准确性的要求,为此在PID的基础上,提出速度前馈加速度前馈PID算法,通过引入前馈控制加快系统响应速度,弥补系统的相位滞后。同时为了提高位置随动的快速性,摒弃速度环和电流环而只采用位置反馈的单环结构。为了验证系统的正确性,利用STM32F103RCT6作为主控芯片进行了正弦信号与不规则曲线的动态跟踪实验,结果表明伺服系统采用速度前馈加速度前馈PID算法可以很好地改善系统的动态响应特性,能够满足动态跟踪的性能要求。     

基于串级自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统研究

针对永磁同步电机存在的非线性、强耦合、不确定性等问题,把自抗扰控制(ADRC)方法引入永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中。原串级结构不变,转速位置环改进为两个一阶自抗扰控制器级联,ADRC解决了系统响应速度和超调之间的矛盾,提高了系统鲁棒性及控制精度;控制器级联较好地解决了PMSM非线性系统的不确定性、耦合性及干扰抑制问题。仿真结果表明,与经典PID控制的伺服系统相比,该系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有良好的动态性能及很强的鲁棒性。     

电动变桨伺服系统的智能控制研究

针对变桨伺服系统非线性、多变量、数学模型难以建立的特性,本文速度环采用基于BP神经网络的PID控制以满足系统的抗扰性;位置环采用模糊PD控制以满足变桨伺服系统位置快速跟踪且无超调的性能要求。仿真结果表明,电动变桨伺服系统采用以上控制方法,不仅可以保证伺服系统有较强的抗扰性能,同时实现了无超调,响应快,具有良好的动态特性。     

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。     

永磁同步电机伺服系统的自抗扰控制

结合自抗扰控制器(ADRC)控制机理和永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了基于ADRC的转速环控制器和电流环控制器代替传统的PID控制器形成新的伺服系统。ADRC使整个系统抗负载扰动能力得到较大改善,提高了系统的鲁棒性和控制精度,有效地抑制了电流谐波的产生。仿真结果表明,与传统PID控制的伺服系统相比,该系统在负载转矩变化时响应速度快、超调量小、控制精度高,在电机内部参数发生变化时该系统调节几乎不受影响,具有较强的鲁棒性。     

大惯量天线伺服跟踪复合控制技术

理论分析了速度、加速度前馈控制对位置伺服跟踪系统动态性能的影响。结合某型雷达伺服系统的设计,给出了伺服系统速度环和位置环仿真设计,并对传统控制和复合控制从仿真和工程试验进行了对比。对比结果表明复合控制可以显著提高伺服系统的动态性能和跟踪精度。     

基于ADRC及变结构PID控制的伺服系统研究

针对永磁同步电机交流伺服系统中参数不确定、外部扰动及非线性等因素降低系统控制精度的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)设计速度环控制器,通过扩张状态观测器(ESO)估计系统不确定,从而实现转速跟踪。利用变结构PID设计位置环控制器,实现系统小角度响应的快速性。实验结果表明,该方法在干扰转矩突变的情况下表现出良好的动态性能。     

基于ADRC及变结构PID控制的伺服系统研究北大核心

针对永磁同步电机交流伺服系统中参数不确定、外部扰动及非线性等因素降低系统控制精度的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)设计速度环控制器,通过扩张状态观测器(ESO)估计系统不确定,从而实现转速跟踪。利用变结构PID设计位置环控制器,实现系统小角度响应的快速性。实验结果表明,该方法在干扰转矩突变的情况下表现出良好的动态性能。     

基于准滑动模态的雷达伺服系统控制

为了改善某跟踪雷达伺服系统的性能,以无刷直流电机(BLDCM)作为天线伺服驱动,在无刷直流电机模型的基础上,设计了雷达伺服系统的三闭环控制系统,电流环和速度环均采用PI控制,位置环采用准滑模控制.给出了电流环和速度环的开环频率特性,并绘出了伺服系统位置环的阶跃响应曲线和正弦信号跟踪曲线.结果表明,所设计的伺服系统电流回路和速度回路稳定,能够达到性能要求;位置环响应速度有所提高,对系统参数的不确定性及干扰有很强的鲁棒性,雷达伺服系统的跟踪速度、跟踪精度、稳定性都有所改善.     

自抗扰技术在异步电机DTC系统中的应用

异步电机调速系统中,传统PI调节器不能满足大范围高精度调速的要求.自抗扰控制器(ADRC)具有对控制对象参数变化不敏感的特性,现采用ADRC作为调节器构成了新型闭环调速系统.仿真结果表明:对于异步电机直接转矩控制系统,基于ADRC的速度调节器对电机不同转速的运行具有较强的适应性,动态性能指标明显优于传统PID控制.     

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...     

基于Fuzzy-PID控制的雷达伺服系统研究

针对传统PID控制方法存在的参数控制难度大、动态性能差等缺陷,提出基于Fuzzy PID控制器的雷达伺服系统。根据需求设计了以模糊控制器为核心的Fuzzy PID控制器,将传统PID控制与模糊控制进行有效结合。通过MATLAB软件对基于Fuzzy PID控制器的雷达伺服系统进行仿真实验。与传统PID控制方法相比,Fuzzy PID控制显著提高了雷达伺服系统的快速性和平稳性,有效改善了伺服系统的动态性能。     

基于自抗扰控制器的PMSM伺服控制系统研究

将自抗扰控制器(ADRC)应用在交流永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统中,针对永磁同步电机伺服系统的高精度、快速响应等要求,对伺服控制系统三个闭环分别设计自抗扰控制器。在电流环设计一阶自抗扰控制器来取代常用的PID控制器,将位置环、速度环整合为一个统一的闭环并设计二阶自抗扰控制器进行控制;针对不同环节的控制要求和目的,采用不同的函数组合形式设计相应的控制器,充分利用自抗扰控制器的优良控制特性来满足高精度伺服控制系统的要求。通过搭建Simulink仿真模型进行验证,该伺服控制系统具有跟踪速度快、无超调、控制精度高、对负载及参数变化鲁棒性强等特点。     

交流永磁同步电机二自由度PID控制

针对交流永磁同步电机伺服系统对指令跟踪性和抗扰性要求高的特点,采用对二自由度实用型PID进行简化,设计出一个目标值滤波器型二自由度PID控制器,实现交流永磁同步伺服系统的跟踪和抗扰的双优控制;解决了传统一自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在不可兼得的矛盾.仿真结果表明:该方案能解决传统PID存在的缺陷,而且能有效抑制永磁同步电机在低速时产生的转速脉动问题.     

重复控制在伺服系统中应用研究

伺服系统中位置环一般采用PID控制,在跟踪三角波或正弦波等周期性给定的场合时,采用PID控制动态响应特性受到制约,为了改善PID型位置控制的动态响应性能,引入改进型重复控制器。实验结果表明:该控制方法获得良好的动态响应和控制精度,并且方法实现简单,参数选取简便易行,易于工程应用,具有实际应用价值。     

基于自抗扰技术的PMSM交流调速系统的研究

永磁同步电机(以下简称PMSM)具有功率因数高、效率高、结构简单、价格合适等优点,广泛应用于数控机床领域;然而PMSM也是一个非线性、参数摄动、强耦合的多变量系统,对于伺服系统的控制算法及策略要求较高~([1])。本文研究了自抗扰技术(Active Disturbance Rejection Control,简称ADRC)在伺服控制系统中的技术应用。通过MATLAB计算机软件搭建了基于ADRC算法的转速、电流双闭环PMSM矢量控制系统仿真模型,并与经典PID控制系统进行对比。仿真结果表明:ADRC控制器不仅能够直接替代PID控制器,而且能够有效提高控制系统暂、稳态性能和抗扰动能力。     

基于自抗扰技术的PMSM交流调速系统的研究

永磁同步电机(以下简称PMSM)具有功率因数高、效率高、结构简单、价格合适等优点,广泛应用于数控机床领域;然而PMSM也是一个非线性、参数摄动、强耦合的多变量系统,对于伺服系统的控制算法及策略要求较高~([1])。本文研究了自抗扰技术(Active Disturbance Rejection Control,简称ADRC)在伺服控制系统中的技术应用。通过MATLAB计算机软件搭建了基于ADRC算法的转速、电流双闭环PMSM矢量控制系统仿真模型,并与经典PID控制系统进行对比。仿真结果表明:ADRC控制器不仅能够直接替代PID控制器,而且能够有效提高控制系统暂、稳态性能和抗扰动能力。     

双三相永磁同步电机位置伺服前馈反馈复合控制

传统伺服系统的位置控制器只采用纯比例控制,不能兼顾系统的响应速度和稳定裕度,且对斜坡等输入信号不能实现无差跟踪。通过分析位置伺服系统的传递函数,设计了一种新型前馈反馈复合控制器。该复合控制器重构了系统的误差传递函数,使系统能够准确跟踪给定信号,提高了伺服系统的跟踪性能和稳定性。为了进一步提升电流环动态性能,在电流环添加反电动势前馈势补偿,用于减小反电动势对电流响应的影响。仿真和试验表明,该控制方法提高了位置伺服系统的动态性能和跟踪精度,验证了前馈反馈复合控制的有效性。     

模型算法控制的交流位置伺服系统

针对传统交流位置伺服系统存在的结构复杂及其系统性能受不确定性影响严重等缺点,综合模型算法控制（MAC）在线实时预测、优化、反馈校正的优点,提出一种用于交流位置伺服系统的MAC控制方案,采用交流位置伺服系统的一阶ARMA模型为预测控制的参数模型,并在此基础上优化、校正,不但有效地实现了系统在各种运行条件下的性能最优,而且控制算法简易,很好地满足了动态较快的电动机实时性要求。对系统的稳定性和鲁棒性进行了分析、论证,表明无论模型如何失配,系统均稳定、无输出静差,鲁棒性强,实验结果进一步证明,在MAC控制下,交流位置伺服系统具有很高的静态精度和良好的动态跟踪性能。     

基于模型预测变结构控制交流伺服系统

针对交流位置伺服系统存在的结构复杂及系统性能受不确定性影响严重等缺点，将模型算法控制与变结构控制结合，提出了一种新的预测变结构控制策略．该方法采用交流伺服系统的一阶ARMA模型作为预测控制的参数模型、在线实时反馈校正，利用变结构的思想求控制量，有效克服了不确定性的影响，而且控制算法简易，很好地满足了动态较快的电动机实时性要求．实验结果表明，采用本文提出的控制策略的交流伺服系统，能很好地克服非确定性的影响，且具有很高的静态精度和良好的动态跟踪性能．