變負載直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)非線性建模研究.pdf

1、隨著先進自動化技術(shù)的發(fā)展，特別是在控制精度要求高的智能系統(tǒng)中，直流電機作為執(zhí)行元件被廣泛的應(yīng)用，而雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的典型方案。直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在包括飽和非線性在內(nèi)的非線性環(huán)節(jié)，這種帶非線性環(huán)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)建模問題一直是重要的研究方向，也是理論上的研究熱點和難點。
　　 目前，直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型主要有理想模型、二階線性模型以及在不考慮負載擾動或恒負載情況下的非線性模型等。由于存在閉環(huán)內(nèi)部飽和非線性，理

2、想模型、二階線性模型和實際系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)有很大差異；而不考慮負載擾動或恒負載又與電機系統(tǒng)實際運行條件大相徑庭；此外，一些文獻所提出模型由于相當復(fù)雜，只在仿真上進行了驗證，缺乏在實際系統(tǒng)上實驗結(jié)果的支持。
　　 針對上述問題，本文主要進行了如下研究工作：
　　 ①對負載變化情況下的直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)機理進行深入研究，將慣量負載的擾動納入直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(DLDMCS)，分析了負載轉(zhuǎn)動慣量與飽和非線性的線性域?qū)挾圈?/p>

3、的關(guān)系，得到了系統(tǒng)的機理模型。通過分析實際系統(tǒng)運行的動態(tài)特征，運用“類等效”的特征建模方法對機理模型進行了簡化，建立了包括慣量負載在內(nèi)并考慮了反電動勢漸進擾動的直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型，且對模型的穩(wěn)定性做了分析。
　　 ②提出了變負載下直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型的參數(shù)辨識方法，該方法將直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其負載作為一個整體，利用改進的遺傳算法對所建立的變負載直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型的參數(shù)進

4、行了辨識。
　　 ③分析了不同類型負載的機械特性，研制了專門用于研究變負載直流電機實驗測試平臺，該平臺通過恒轉(zhuǎn)動慣量形成變轉(zhuǎn)矩負載，由直流電機及編碼器單元、行星齒輪箱單元、TMS320x2812 DSP單元、伺服驅(qū)動單元、接口單元和速度檢測單元等部分組成。利用該平臺驗證了提出的變負載直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性狀態(tài)空間模型及其參數(shù)辨識方法的有效性。
　　 通過以上研究工作，本文提出了變負載直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的非線性