交流伺服系統(tǒng)的反推式控制策略研究.pdf

1、交流伺服系統(tǒng)作為為其它機(jī)械設(shè)備提供伺服功能的動(dòng)力系統(tǒng)，在當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別在一些高精度控制系統(tǒng)中伺服性能的高低直接決定控制系統(tǒng)精度的高低。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及電機(jī)技術(shù)的發(fā)展為交流伺服的應(yīng)用提供了很好的硬件支持，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展為交流伺服的應(yīng)用提供了廣闊的理論研究空間，并為其性能的提高提供了軟件上的支持。 本文把一種新穎的非線性控制策略—Backstepping控制—應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)控制研究，解決了交

2、流伺服系統(tǒng)的速度跟蹤、位置跟蹤以及無速度傳感器控制問題。主要研究內(nèi)容可以歸結(jié)如下 1)永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的速度跟蹤控制簡(jiǎn)化了Backstepping控制的設(shè)計(jì)過程，提高了永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的速度跟蹤性能。分析了調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)性能的影響，并和PID控制進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析。針對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)部分參數(shù)時(shí)變的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了參數(shù)自適應(yīng)Backstepping控制器，提高了系統(tǒng)的魯棒性能，并分析了參數(shù)時(shí)變特性對(duì)系統(tǒng)的速度跟蹤

3、的影響。 2)永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的位置跟蹤控制把Backstepping控制應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的位置跟蹤控制，提高了系統(tǒng)的跟蹤精度，并分析了系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載干擾的抑制情況。電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化對(duì)電機(jī)的位置跟蹤有很大的影響，為了有效降低轉(zhuǎn)矩變化對(duì)位置跟蹤性能的影響，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要能夠?qū)崟r(shí)估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，因此結(jié)合Backstepping控制設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)于永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載的自適應(yīng)估計(jì)，使得系統(tǒng)的位置跟蹤不受轉(zhuǎn)矩變化的影

4、響。 3)永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的無速度傳感器控制基于全維觀測(cè)器估計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的速度，利用Backstepping控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的無速度傳感器控制。由于全維觀測(cè)器無法實(shí)現(xiàn)零速度估計(jì)，不能實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的正反轉(zhuǎn)。為了解決該問題，利用永磁同步電動(dòng)機(jī)定子交軸電流和轉(zhuǎn)速方程構(gòu)造降維線性Luenberger觀測(cè)器來獲得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀測(cè)器簡(jiǎn)單易行，通過特征值的配置可以獲得快速的收斂速度，同時(shí)能夠得到電動(dòng)

5、機(jī)的零速度估計(jì)值。采用Backstepping控制來設(shè)計(jì)速度跟蹤和電流控制器，保證系統(tǒng)具有快速的速度跟蹤和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。 4)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的速度跟蹤控制針對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)，把感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型被分為機(jī)械和電氣部分。對(duì)于機(jī)械部分，電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過一個(gè)虛擬轉(zhuǎn)矩來控制，虛擬轉(zhuǎn)矩由一個(gè)虛擬轉(zhuǎn)矩電壓來控制。對(duì)于電氣部分，電機(jī)的磁鏈通過一個(gè)虛擬磁鏈電壓來控制。利用Backstepping控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的快速速度、轉(zhuǎn)矩