基于機(jī)電一體化耦合動(dòng)力學(xué)模型的伺服控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文密切結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)二自由度機(jī)械手全數(shù)字化仿真為目標(biāo)，搭建了虛擬機(jī)電一體化樣機(jī)模型，研究了系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法，并取得如下成果： (1).基于Matlab/Simulink及Adams商用軟件，建立了伺服驅(qū)動(dòng)及機(jī)械本體子系統(tǒng)的數(shù)字化模型，并以Matlab中S-function為源代碼，開發(fā)了機(jī)、電兩類子系統(tǒng)的接口程序，完成了整個(gè)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型。采用“位移/速度驅(qū)動(dòng)，實(shí)時(shí)負(fù)載反饋”的控制策略，解決了半

2、閉環(huán)控制中信息交換實(shí)時(shí)性的問題。 (2).基于圖形化編程語言，分別建立了空間矢量脈寬調(diào)制、基于U-I模型的定子坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)器，基于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的磁鏈觀測(cè)器等模塊，并采用兩種變頻調(diào)速技術(shù)(直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制)，完成了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速化建模。 (3).依內(nèi)環(huán)到外環(huán)的PID整定策略，分別對(duì)基于直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)和矢量控制(VC)系統(tǒng)的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性。在此基礎(chǔ)上，

3、給出了合適的速度及加速度前饋參數(shù)，保證了系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的跟隨特性。通過比較發(fā)現(xiàn)，DTC系統(tǒng)的快速性優(yōu)于VC系統(tǒng)，而VC系統(tǒng)的穩(wěn)定性能更好。 (4).針對(duì)變負(fù)載的實(shí)際工況，對(duì)上述半閉環(huán)系統(tǒng)的位置環(huán)采用模糊規(guī)則實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。將模糊策略進(jìn)行封裝并增加到整個(gè)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中，通過模糊仿真發(fā)現(xiàn)，所設(shè)計(jì)的模糊自適應(yīng)優(yōu)化策略比單純VC系統(tǒng)要優(yōu)良的多。 上述研究成果不僅為機(jī)械手?jǐn)?shù)控技術(shù)的開發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用，而且還可以為機(jī)械零部件的優(yōu)化設(shè)