基于模糊PID的永磁同步電機(jī)矢量控制研究及伺服系統(tǒng)優(yōu)化.pdf

1、伺服系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要因素之一，隨著永磁同步電機(jī)逐漸取代直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，高性能的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代機(jī)床普遍所采用的伺服系統(tǒng)，代表了伺服驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方向。由于永磁同步電機(jī)具有非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合、高階、多變量等特性，在實(shí)際復(fù)雜的工況中存在負(fù)載擾動(dòng)、噪聲干擾等因素的影響，諸多電機(jī)參數(shù)都會(huì)隨著環(huán)境因素的變化而改變，其動(dòng)態(tài)過(guò)程難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述，傳統(tǒng)的PID控制方法在實(shí)際中難以達(dá)到預(yù)期的高性能。針對(duì)這一問(wèn)題，本文結(jié)合傳統(tǒng)

2、 PID控制和智能控制，提出了具有參數(shù)自整定功能的自適應(yīng)模糊控制器對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，并在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立仿真模型，驗(yàn)證這種控制策略的有效性。
　　本文首先研究了永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略和方法，從永磁同步電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型出發(fā)，并通過(guò)坐標(biāo)變換進(jìn)一步建立了永磁同步電機(jī)在三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。介紹了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制原理和空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（SVPWM），對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)

3、矩和磁鏈進(jìn)行解耦控制。根據(jù)面裝式永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)，對(duì)其調(diào)速系統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用id=0的矢量控制策略結(jié)合SVPWM技術(shù)構(gòu)建永磁同步電機(jī)矢量控制仿真系統(tǒng)。
　　其次，由于常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器不具有在線(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)的功能，無(wú)法滿(mǎn)足控制器參數(shù)在線(xiàn)自整定的要求。本文將模糊控制理論與常規(guī)PI控制器相結(jié)合，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可在線(xiàn)調(diào)整比例因子的自適應(yīng)模糊 PID控制器，并將其應(yīng)用到永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究和對(duì)比。結(jié)果表明，自適應(yīng)模

4、糊控制器具有良好的性能，在一定程度上能滿(mǎn)足永磁同步電機(jī)實(shí)時(shí)、高精度的控制的要求。
　　最后，在國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)、伺服產(chǎn)品依靠進(jìn)口，對(duì)其缺乏直接的改進(jìn)權(quán)限的背景下，本文在前面研究的基礎(chǔ)上分析總結(jié)了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)性能的伺服驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方法。立足于某臥式加工中心，針對(duì)西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)采用的611D驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，利用西門(mén)子伺服系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化軟件StartUp-Tool測(cè)量電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)重要伺服參數(shù)調(diào)整后機(jī)床的性能變化，最后