基于MRAS-EKO算法的转动惯量在线辨识

在交流永磁同步伺服系统中,转动惯量和机械特性的变化会对系统动态性能产生影响.由于转动惯量和负载转矩变化等扰动因素未知,伺服系统难以实现良好的控制效果,在线辨识转动惯量和扰动转矩是实现伺服系统高性能控制的前提.为解决上述问题,研究了基于变增益模型参考自适应算法(MRAS)与扩展卡尔曼观测器(EKO)结合的复合控制(MRA...     

PMSM伺服系统的转动惯量辨识和控制器参数优化

在永磁同步电动机(PMSM)驱动应用中,当负载转动惯量变化时,会对系统的伺服特性造成影响.为达到伺服系统高精度控制良好动、静态特性,需要相应地调整控制器的参数.文章采用模型参考自适应辨识(MRAI)法对系统的转动惯量进行在线估计,并用系统的稳态误差、转速和估计的转动惯量作为神经网络的输入,神经网络的输出用来调整PI控制器的比例增益和积分增益,实现了控制器参数的在线优化调整.仿真结果表明,所提出的方案是有效的,显著地改善了系统的伺服精度.     

基于变增益MRAI转动惯量辨识及控制参数优化

为了使交流伺服系统在不同负载情况下运行时,保持良好动、静态特性,需实时辨识系统转动惯量并及时调整控制器控制参数。提出一种变增益模型参考自适应辨识法(MRAI)对系统的转动惯量进行精确辨识,并根据辨识结果结合速度控制器的数学模型,采用遗传算法对速度控制器的PI控制参数进行优化的方法,实现对交流伺服系统控制参数的整定优化。仿真结果表明,变增益模型参考自适应辨识法辨识精度高、收敛速度快,结合遗传算法对速度控制器参数进行优化,有效提高了交流伺服系统的动态特性,增强了系统的稳定性。     

直线伺服系统动子质量辨识及μ综合控制器设计

针对高精度、微进给、超低速永磁同步直线伺服系统(PMSLS)易受负载扰动及参数变化影响的特点,采用H∞控制器设计方法与μ综合中的D-K迭代法相结合,设计了一个μ综合控制器.该控制器对负载扰动和参数不确定性更具鲁棒性.为了补偿摩擦力的扰动,进一步增强系统的鲁棒性,采用了基于模型参考自适应在线辨识动子质量.仿真结果表明,提出的该控制器满足超低速永磁同步直线伺服系统对鲁棒性和快速性的要求,系统的稳态精度有了很大的提高.     

转台伺服系统扰动估计与补偿控制

针对转台伺服系统负载转矩和系统参数变化大的特点,建立了伺服系统状态方程,设计了基于非线性PID控制器和非线性扩张状态观测器的系统模型。基于观测器估计系统输出角度、角速度及系统未知扰动,并用估计的系统未建模动态和未知外扰对系统进行补偿。仿真结果表明:基于该方法的补偿控制能提高转台伺服系统跟踪精度,在负载转矩变化大和较强外界干扰条件下系统具有良好的控制效果。     

交流伺服系统Ziegler-Nichols PI滑模并行复合控制

针对交流位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,提出一种ZieglerNichols PI滑模并行复合控制策略,设计了位置环滑模变结构控制器和Ziegler-Nichols PI控制器的并行结构,滑模控制抑制了参数摄动和负载扰动,Ziegler-Nichols PI控制可对传统PI控制器的比例、积分系数进行在线调整,实现了系统的调整控制.仿真结果表明,所设计的并行复合控制器能够保证系统的静、动态性能.     

基于DRNN的直线永磁同步电机精密位置控制

对直线永磁同步电机伺服系统提出了一种基于动态对角递归网络补偿器的IP位置控制方案.在对比干扰观测器前馈IP位置控制器的基础上,利用动态对角递归网络(DRNN)具有内部反馈结构和动态映射能力对系统参数变化和扰动具有较强鲁棒性的特点,设计出DRNN非线性补偿器,并提出一种改进的RPE学习算法加快权值调整速度、节约在线训练时间.仿真表明该方案能明显改善位置跟踪精度并增强系统鲁棒性.     

基于非奇异负载转矩观测器的永磁同步电机抗扰动控制

针对永磁同步电机负载转矩波动及惯性负载的变化对控制性能的影响,采用一种非奇异负载滑模观测器实时辨识负载转矩,并将观测的负载转矩按比例转化为补偿电流值对控制系统进行前馈补偿,以降低负载扰动的影响;采用模型参考自适应算法辨识系统的转动惯量,并将观测出的惯量输入到负载转矩观测器中,减少惯性负载扰动的影响。实验结果表明,在不同工况下负载转矩和系统惯量变化时,设计的非奇异负载转矩滑模观测器补偿效果比一阶滑模负载转矩观测器补偿效果好,能够快速恢复到给定速度,系统的抗扰性能有很好改善。     

学习前馈控制在高精度直线伺服系统中的应用

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用学习前馈控制(LFFC)策略对其进行有效的补偿控制.在系统和扰动定性知识的基础上,设计了基于B样条网络的学习前馈补偿控制.仿真结果表明,该控制策略有效地降低了负载扰动、端部效应、摩擦力及参数变化等对系统性能的影响,提高了直线伺服系统的跟踪精度.     

交流伺服进给系统的模型仿真与参数辨识

实际生产中各环节的微小变化都将需要伺服系统控制参数的及时调整以保证系统运行的平稳、准确,为便于研究控制参数调整对系统的影响,在分析了交流永磁伺服进给系统一般性组成的基础上,对系统中的机械传动装置、永磁同步电动机及检测反馈器件分别建立了数学模型,并针对市售永磁同步电动机的非开放性进行了基于实测数据的速度控制模型参数辨识,所得到的电动机参数经过验证证明了该辨识方法的可行性。搭建了交流永磁伺服进给系统的整体仿真模型,并进行了仿真实验,仿真实验结果与实测结果吻合,证明了该模型的正确性。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

直驱XY平台伺服系统的递归神经网络鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步电机驱动的XY平台存在的系统滞后、未建模动态、系统参数变化摩擦力以及外部负载扰动等不确定性因素对伺服系统性能的影响,提出一种递归神经网络控制方法,来控制XY平台伺服系统的运行状态,以达到鲁棒精密跟踪控制的目的。由于递归神经网络是一种动态的映射结构,对上述不确定性均能有效控制,它具有前馈和反馈两种的网络连接方式,同时递归神经元具有内部的反馈回路,不需外部的延时反馈,即可获得系统的动态响应。仿真实验结果表明,所设计的控制系统具有较强的鲁棒性能和快速跟踪性能,大大减小了系统的轮廓误差,提高了系统的定位精度。     

基于LESO的永磁伺服系统无模型无差拍电流预测控制

受工况及运行环境的影响,永磁同步电机的参数会在运行过程中发生一定程度的变化。为解决电机参数变化导致的模型失配问题和数字控制系统中的一拍延迟问题,将无差拍电流预测控制与无模型控制结合。针对传统无模型控制中扰动估计的复杂和耗时问题,引入线性扩张状态观测器对系统扰动进行估计并进行前馈补偿。将基于传统PI控制的永磁伺服系统模型与文中所提模型进行仿真对比实验,仿真结果证明文中所提方法改善了永磁同步电机控制系统的动态响应性能且具有更强的鲁棒性。     

基于改进STO的IPMSM退磁故障模型预测MTPA容错控制

针对内嵌式永磁同步电机发生退磁故障时系统模型和参数发生改变,控制器控制性能严重下降的问题,提出基于改进STO的退磁故障模型预测MTPA容错控制策略。首先针对电机发生退磁故障,分析模型参数变化,重新构建故障模型,并且求解了考虑故障状态的MTPA曲线。然后针对模型预测控制对参数变化的敏感性问题,构建改进的STO观测器,对永磁体磁链在线识别。最后设计电流模型预测控制器,对退磁故障的IPMSM进行容错控制。通过实验对比,构建的观测器对退磁故障情况的永磁体磁链有更好的观测性能,并且容错控制策略也更优秀。     

超精密加工伺服系统滑模控制技术研究

为实现超精密加工伺服系统高精度跟踪控制，建立了交流水磁同步电机伺服系统模型，研究了带扰动观测器补偿的滑模变结构控制方法，仿真结果表明，该控制策略有效地抑制了负载扰动引起的抖振，对参数波动也有较强的适应能力，可以有效地提高系统的跟踪特性。     

A comparative study on the spindle system equipped with synchronous and induction servo motors for heavy duty milling with highly stable torque control

In order to create a higher torque spindle system for productive milling operations, rotational speed stability against the torque disturbance has been studied with respect to the spindle mechanical design parameters, actuator types and spindle control algorithms. The study showed a remarkable difference in the spindle rotational speed stability against torque disturbance between a spindle system equipped with an induction servo motor and a permanent magnet synchronous servo motor. The results of this study have been obtained by theoretical analysis, numerical simulation and physical experiments, and the experimental study showed that the hybrid actuation spindle achieves longer tool life.     

基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度同步控制

为减少多永磁同步电机在启动过程中的同步误差并降低电机的启动时间,以传统的交叉耦合控制结构为基础,结合模糊自调整滤波器和新型同步补偿器,提出基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度控制方法,即通过模式选择器对模糊控制器进行工作模式的切换,同时在不同的额定速度和负载转矩下自动调整各电机的软化系数,使各电机在启动过程中遵循软化转速轨迹;通过设计同步补偿器实现相位超前,进而降低同步误差并缩短电机调整时间。最后基于永磁同步电机调速控制平台进行了仿真对比验证。结果表明：在电机负载启动与稳态突变阶段,相比传统的控制结构,改进的交叉耦合控制结构的最大同步误差分别降低了55%和25.7%,速度调整时间同比减少了23%和39%,有效提高了系统的同步性能和动态响应能力。     

基于双观测器的多电机卷绕系统切换滑模控制

针对多电机卷绕系统存在的强耦合、张力控制精度低、易受扰动影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器和张力观测器的切换滑模控制方法。以永磁同步电机作为系统的驱动机构,设计非奇异快速终端滑模控制器来实现对电机转速的控制,并设计非线性扰动观测器来估计系统的参数摄动,将估计值用于前馈补偿;对于系统的张力环,采用带有切换函数的自适应滑模控制器,切换函数可以使系统状态更快到达滑模面;并设计张力观测器来精确观测张力大小。仿真实验结果表明：与传统的控制策略相比,所设计的控制策略提高了系统的响应速度、跟踪精度和鲁棒性。     

PMSM伺服控制器参数的实时自动校正

文章以交流永磁同步伺服电机（PMSM）速度控制系统为研究对象，阐述了一种新颖的PI控制器的参数实时校正的方法。这种方法的最大特点在于基于非模型即可确定转动惯量的估计值，并可根据这一估计值来实时地调整PI控制器的参数。此方法的另一特点在于它在大大提高了传统PI控制器的性能的同时，保留了PI控制器较为简单的结构和特点。仿真结果表明了此种方法的有效性，以及快速性、动态性能良好的特点。