永磁同步电机控制器参数自整定研究

针对传统的伺服系统控制器容易陷入局部最优,无法满足性能的要求,研究了转速环控制系统参数自整定的方法,提高控制系统的控制性能。电流环按照工程设计方法进行整定,速度环利用模糊控制器实时整定PI控制器参数的模糊PI控制方法来进行整定。实验表明该方法能显著改善系统速度响应性能,实现了永磁同步电机控制器参数的自整定。     

基于粒子群算法的参数自整定伺服控制器的设计

提出了一种可以不考虑系统的数学模型以及外部的工作状况,直接通过在可行域内搜索最优解来找到合适的控制器参数的方法。以伺服系统的速度环控制器为研究对象,将粒子群优化算法应用于控制器的参数自整定中,设计了参数自整定PI控制器。在Matlab／Simulink环境下建立永磁同步电机伺服系统的仿真模型,对比了通过人工参数整定与基于粒子群优化算法的参数整定两种方法。仿真实验结果表明,该方法整定出的控制器参数可以使伺服系统的性能得到较大提高,具有较大的应用价值。     

基于闭环自适应辨识的速度环PI参数自整定

针对永磁同步电机伺服系统速度环比例积分（PI）参数整定过程中需要反复调节、效率低等问题,提出了一种基于闭环自适应卡尔曼滤波（AKF）系统辨识的伺服系统速度环PI参数自整定方法。首先根据输入信号激励速度闭环系统,分析不同频率激励作用下闭环辨识序列的信噪比与实际输出,然后引入AKF算法辨识闭环被控对象的离散模型,最后通过遗传算法仿真搜索最优速度环PI参数。仿真与实验结果表明：该算法能有效抑制量测噪声等扰动对系统辨识精度的影响,辨识结果能够反映实际系统的动态输入输出特性,优化后的速度环具有优良的响应性能和较高的精度,便于实际工业应用。     

基于参数辨识的交流伺服速度环参数自整定

介绍了一种简便可行的交流伺服系统速度控制器参数整定方法.通过最小二乘方法辨识系统参数,利用对称最优法整定控制器参数.     

贴片机工作头PID参数多目标优化

工作头是贴片机系统最主要的组成部分,工作头伺服系统直接影响贴片机的性能。文章对工作头伺服系统进行数学建模,将系统分为电流环、速度环和位置环三部分。基于遗传算法,对电流环、速度环和位置环进行多目标PI或PID参数整定,最终获得系统参数的整定结果。在MATLAB/Simulink环境中,对整定的系统进行仿真,得到系统的阶跃响应曲线,响应曲线表明整定参数满足系统的工作要求。     

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。     

交流伺服系统中PID参数模糊自整定控制器

为了改善以交流永磁同步电机为控制对象的伺服系统性能,在PID控制规律和模糊控制算法研究的基础上,提出了一种PID参数模糊自整定控制器。利用模糊推理方法建立了模糊控制规则,对交流伺服电机控制中的PID参数实现了自整定,并在Matlab中进行了仿真。仿真结果表明,该控制器改善了常规PID控制器的性能,使伺服系统具有良好的动、静态性能。     

电液位置伺服系统的模糊自整定PID控制研究

针对电液位置伺服系统的不确定性、非线性和常规PID控制的缺点,设计了具有在线PID参数调整的模糊自整定PID控制器,以减小电液位置伺服系统中参数摄动等引起的超调和振荡。利用AMESim与Matlab软件各自的优势,分别进行了液压系统建模、控制器设计。联合仿真结果表明,模糊自整定PID控制器使系统有较高的稳态精度、较快的动态响应,系统具有很好的适应性。     

ADRC在电液伺服系统中的工程应用性研究

电液伺服系统被广泛应用于各种工程中,针对其设计的控制器必须同时满足不依赖于被控对象的数学模型、能快速有效地补偿干扰、控制器参数的整定与优化方法可行三个条件,才具有可靠的工程应用性.ADRC天然地满足了前两个条件,因此,针对其进行的工程应用性研究集中在探寻控制器参数的整定与优化方法上.该文提出了基于系统名义模型进行仿真实验整定优化ADRC参数的方法,通过实验验证了该方法的可靠性,表明ADRC可广泛应用于电液伺服系统中.     

气动位置控制系统分数阶控制器的设计与仿真

为了实现对气动伺服控制系统的准确位置控制，设计了气动伺服系统，根据系统的组成推导了其数学模型，并在此基础上进行线性化处理，计算出传递函数。继而设计了一种基于稳定裕度法整定参数的分数阶控制器，使用MATLAB的优化工具箱求解控制器参数并在Simulink中搭建分数阶控制器模型进行仿真分析。结果表明，使用稳定裕度法整定参数的分数阶控制器对气动伺服系统具有良好的控制效果，在系统参数发生较大变化时仍能达到理想的控制性能指标，系统仍具有良好的信号跟踪特性、强抗干扰能力和鲁棒性。实验测得采用分数阶控制器的气动伺服系统定位精度达到0.5 mm，系统具有较高的稳态精度。     

大型光电经纬仪速度环PID参数模糊自整定研究

为了使大型经纬仪在跟踪快速目标时具有较高的响应速度和较强的抗干扰能力,同时在跟踪低速目标时具有较好的平稳性和较高的精度.在传统伺服控制器双闭环的结构基础上,利用模糊控制理论将伺服控制的速度环调节器设计为模糊PID控制器,同时将位置环设计为传统的一阶调节器.讨论了速度环模糊PID控制器的结构和PID参数的整定方法,在设计中比例系数KP、微分系数KD用模糊方法进行自整定,而积分参数KI采用固定参数,并在MATLAB中对该模糊PID控制器进行了仿真研究,对比了模糊PID控制器与传统PID控制器的性能指标和抗干扰能力.实验结果表明:模糊PID控制器具有自整定参数的能力,并且跟踪性能远远优于传统PID控制器.在实际项目中对所设计的模糊PID控制器进行了应用,在对经纬仪进行最大速度20°/s最大加速度5°/s2的正弦引导时测得最大误差仅为0.6".在对经纬仪进行速度为15"的等速引导时系统运行平稳,实际测得速度与引导速度的均方根误差仅为0.63".     

二维精密气浮运动平台控制系统稳定性研究

二维精密气浮运动平台采用直接驱动进给和气浮导轨支承技术,不仅需要有较高的定位精密、运动速度和定位加速度,而且要求直接驱动伺服系统具有足够的稳定裕度。根据自动控制原理,对系统参数进行了分析,并完成了参数修正,论文利用Matlab语言和Simulink软件对X轴控制器电流环、速度环、位置环进行建模仿真研究,验证了二维气浮运动平台控制系统是稳定的,且有足够的稳定裕度。建立了实验单元,通过控制器参数整定软件PMAC Tuning PRO2调节PID参数,完成参数优化。实验表明平台控制系统是稳定的,优化PID参数能使系统更快到达稳定状态。     

交流位置伺服系统PID控制方法实现

交流伺服系统在制造业控制领域得到广泛应用,分析了位置伺服系统的组成,主要介绍了数字位置环的PID器改进控制算法以及参数整定方法。实际应用表明：选择合理的PID参数能够满足控制系统响应速度快、速度精度高、鲁棒性强的要求。     

二自由度PID在PMSM电流环中的应用

针对电流环频域数学模型,设计了一种二自由度控制器并给出了参数整定方法。基于期望的系统阻尼比和阶跃响应的上升时间,结合极点配置理论计算得到二自由度控制器参数。仿真和实验结果表明,相较于传统PI控制,采用二自由度控制的永磁同步电机(PMSM)调速系统有效地解决了常规PI控制难以兼顾电流环的跟踪性能与抗扰性能的缺陷。     

基于驱控一体的伺服压力机控制系统研究

针对曲柄伺服压力机工作行程中,冲头滑块对电机轴等效转动惯量变化的问题,对伺服压力机电流环、速度环比例—积分(PI)控制器控制参数整定方法进行了研究。对曲柄滑块机构进行了运动学分析,确定了曲柄转角与滑块等效转动惯量之间的函数关系;提出了一种基于固高科技GTSD14系列智能驱动器的PI参数分段控制方法;在单个行程内根据曲柄处于不同位置区间时相对应的转动惯量,确定了控制器PI参数,以提升系统速度环、位置环的跟随性能;搭建了实验平台,以带有不同配重的伺服电机为对象进行了模拟实验。实验及研究结果表明:当系统实际惯量与控制器PI参数不匹配时,系统可以在线调整PI参数,使得电机速度环、位置环的跟随能力得到改善,从而验证了随着各段转动惯量变化而实时整定PI参数的可行性。     

遗传神经网络滑模控制在交流伺服控制中的应用研究

基于永磁同步电机(PMSM)的交流伺服系统能够有效提高机床加工能力,但是PMSM具有时变非线性,很难建立它的精确数学模型,因此采用传统PID控制器难以得到期望的控制效果。为保证控制精度,研究了一种遗传神经网络-滑模变结构矢量控制交流伺服系统。该控制系统采用id=0矢量控制策略,应用滑模控制器来准确跟踪伺服位置指令,并在速度环利用径向基神经网络(RBF)来优化滑模控制律以改善与消除滑模抖振;同时为了提高RBF工作效率,采用改进遗传算法(GA)离线优化RBF初始结构。通过dSPACE半实物仿真平台对PMSM进行实验测试,结果表明,所设计的遗传-RBF网络-滑模控制器能够在外界干扰下稳定工作,精确跟踪伺服位置指令,并且控制性能比只采用滑模控制好。     

基于GA-PSO的PMSM伺服系统分数阶控制

针对永磁同步电机伺服系统要求快速响应、鲁棒性及抗干扰能力的问题,设计了一种遗传算法—粒子群算法(GA-PSO)优化的分数阶PID控制器。利用改进Oustaloup算法,框图化实现分数阶PID控制器。采用GA-PSO算法优化整定分数阶PID控制器参数,解决了分数阶PID控制器设计繁琐、参数整定多的问题,可得到使伺服系统性能最好的分数阶PID控制器参数组合。对采用分数阶PID控制器和传统整数阶PID控制伺服系统进行仿真,结果表明,采用优化后的分数阶PID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好的优点。     

模糊自适应PID控制器的设计

本文利用滞环继电反馈控制获取时滞对象的临界参数，按给定相角裕度法整定PID的初值，再结合模糊推理在线整定PID的参数。此整定方法有效地把专家经验应用于PID参数调节中，控制器集模糊控制器和PID控制器的优点于一身。仿真表明：该整定策略系统控制性能得到了很大的改善，是实现自动工业控制器的一种简单．实用的方法。     

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。     

基于PMSM伺服系统的数学模型及其性能分析

以交流永磁同步伺服电动机(PMSM)为驱动元件的伺服系统是数控装置与机床之间的中间连接环节。讨论了PMSM及其驱动器的数学模型，根据控制原理分析了系统的稳定性和稳态性能，并且对系统的调节器PID参数进行整定，最后通过对实测波形与仿真波形的比较表明该模型及其参数的正确性。