交流伺服系统的鲁棒性设计

研究了基于交流异步电机的伺服系统的鲁棒性设计问题。在采用频率响应法辨识出异步电机模型参数的基础上，利用干扰观测器对交流伺服系统中由模型参数变化、载荷改变等产生的干扰加以估计，并将其作为补偿信号反馈到输入端。研究表明采用干扰观测器的交流伺服系统具有较强的鲁棒性。     

基于改进蚁群算法的永磁同步电动机参数辨识策略研究

永磁同步电动机是一个非线性、高耦合的动态系统,其转动惯量对于以其为主要执行元件的交流伺服系统控制器参数自整定有直接影响,转动惯量的准确辨识对伺服系统的快速稳定运行有重要作用。针对传统的惯量辨识策略存在的辨识精度低、时效性差的缺点,本文将模型参考自适应辨识策略和改进蚁群算法相结合,提出了一种新的惯量辨识方法,利用蚁群算法较强的全局搜索能力和快速收敛性,使得参考模型逼近可调模型,惯量估计值得以逼近真实值,仿真结果表明,相比于传统方法,该方法惯量辨识精度高,辨识速度快,能满足伺服系统较高的调速性能要求。     

伺服系统转动惯量辨识及其应用

伺服系统转动惯量的快速准确辨识是伺服驱动器控制参数自整定过程中的重要环节。伺服系统转动惯量主要有两种辨识方法,分别是基于加减速的辨识方法和基于模型参考自适应的辨识方法。同时伺服最优控制参数都与转动惯量存在一定的联系,通过转动惯量的辨识,可以有效对伺服系统速度环控制参数进行整定,通过外部干扰也表明系统具有一定的抗干扰性能。     

基于转动惯量辨识的交流伺服系统自适应扰动观测器设计

在交流伺服系统中,负载转矩及系统转动惯量的变化所引起的扰动将会影响伺服系统的动态性能。本文提出一种基于转动惯量辨识的自适应扰动观测器,以系统运动方程为算法模型,选取包含转动惯量和负载转矩信息且具有较高独立性的待辨识系数作为可调参数,解决辨识过程中因参数耦合的影响而导致算法收敛速度慢以及辨识初期出现波动的问题;同时对负载变化时的辨识结果波动问题进行分析,通过合理选择参数,很好地抑制了该波动。仿真和实验表明:该扰动观测器能够快速准确地实现对转动惯量和扰动转矩的同时辨识,将该扰动观测器与伺服系统矢量控制相结合,可以有效提高系统的动态性能。     

基于模糊推理的交流伺服系统自调整控制

提出了一种交流伺服系统二自由速度控制器的增益自调整技术。该方案集参数自识别、模糊推理、特征量辨识等技术为一体,对于机械负载转动惯量的变化,系统能自动地经过模型识别和参数调整,交伺服系统速度控制器的增益调节到比较满意的值,在交流永磁同步电机伺服系统上的结果证明该技术方案是有效的。     

基于遗忘因子递推最小二乘法的伺服系统转动惯量辨识方法

为了提高交流伺服系统的动态响应性能,要求伺服驱动器具有在线参数自整定功能。实际系统运行中负载转动惯量是未知的,所以在提高系统动态抗干扰能力的研究过程中,需要对负载转动惯量进行准确辨识,以保证伺服系统的最优控制效果。针对负载惯量变化引起的转动惯量变化问题,提出一种基于遗忘因子递推最小二乘法的负载转动惯量辨识方法,根据辨识出的转动惯量,实时调整速度调节器的参数,使系统具体良好的动静态性能。仿真结果表明,这一辨识方法具有较快的收敛速度和较高的辨识精度。     

永磁同步电动机伺服系统自校正零相位误差跟踪控制

针对基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)的永磁同步电动机伺服系统易受系统参数变化的影响,本文采用递推最小二乘法对永磁交流伺服系统的转动惯量和粘滞摩擦系数进行了在线估计,并利用根据辨识得到的转动惯量与粘滞摩擦系数对ZPETC进行在线调整,使系统在参数变化时仍然具有良好的跟踪性能.为了克服负载转矩突变对伺服系统的不良影响,还设计了一个参数可以根据辨识得到的转动惯量和粘滞摩擦系数自动更新的负载观测器,该观测器可以使系统在参数变化时仍然能够精确地观测系统的负载转矩,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了伺服系统的抗干扰性能.仿真结果表明,此控制方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性.     

倒立摆伺服系统中的干扰补偿控制

研究了基于交流永磁同步电动机的倒立摆伺服系统的干扰补偿控制问题.在采用频率响应法辨识出电机速度环模型参数的基础上,利用干扰观测器对倒立摆伺服系统中由系统参数变化、机械非线性等产生的干扰加以估计,并将其作为补偿信号反馈到输入端.实验结果表明,采用干扰观测器的倒立摆伺服系统具有较强的鲁棒性.     

永磁交流伺服系统先进控制策略研究

随着国家重大专项“高档数控机床与基础制造技术”的实施,对永磁交流伺服系统的性能提出了愈来愈高的要求。本文首先通过对典型应用案例的分析,揭示了交流伺服系统对应用性能的影响,指出提高交流伺服系统性能的必要性。永磁交流伺服系统参数的整定对系统的性能影响极大,如何实现参数的自整定是这一领域的研究热点问题。在多数应用系统中惯量会经常发生变化,惯量变化对系统的动态性能影响很大,本文提出了一种转动惯量在线辨识方法,能够实现惯量变化的自动辨识。在此基础上,针对交流伺服控制器PI参数自整定方法中,忽略了整定过程的周期性和所需的自学习能力,造成整定过程效率低、重复操作次数多、整定时间长问题,本文提出了一种交流伺服系统速度控制器PI参数自整定控制方案,使控制器能够仿人操作,根据历史控制经验不断地改进学习增益。仿真和实验结果均验证了上述方法的有效性,且方法结构简单,易于实现,已在已研发的产业化项目中得到应用。用于伺服系统的永磁同步电机,电机的机械时间常数常小于电磁时间常数,电流环在动态过程中不能抑制速度环的扰动。对此本文加入一个反电动势补偿环节,以消除转速在动态过程中对电流环的影响。理论分析和仿真结果验证了补偿措施的有效性。在永磁交流伺服系统中,电流环环宽对整个系统(速度环/位置环)的环宽具有制约作用。在不提高功率开关速度下如何提高电流内环的宽度也是该领域的研究热点。本文提出了新的改进型PWM方式,在不提高开关频率的情况下,使电流环的带宽得到了显著提高,扩大了永磁交流伺服系统的频带,提高了动态响应,实验结果均验证了该方法的有效性。     

交流伺服系统转动惯量的辨识及负载转矩观测方法研究

交流伺服系统的工作性能受电机参数及负载扰动的影响很大，有必要对其转动惯量和负载转矩进行在线辨识和观测，并在辨识转动惯量时考虑负载扰动，并据此调整速度PI调节器参数以改善和提高系统的稳态和动态性能。本文提出一种转动惯量辨识的改进方法，用状态观测器对负载转矩进行实时观测，然后再利用模型参考自适应算法对系统的机械参数即系统转动惯量进行辨识。研究了自适应增益对辨识结果的影响。根据转动惯量的在线辨识量，利用最小峰值响应方法对系统速度PI调节器参数进行了自整定。仿真结果验证了算法的有效性。     

永磁交流伺服系统国内外发展概况

永磁交流伺服系统发展日新月异,对近十年来国内外永磁交流伺服系统的研究成果作一综述.在分析永磁交流伺服系统发展趋势的基础上,重点介绍了永磁交流伺服系统控制策略、位置检测和辨识、主电路和驱动技术以及通讯网络化技术等关键技术的研究现状,指出了目前国内永磁交流伺服系统产品的研发方向及其与发达国家的差距.     

基于朗道离散时间递推算法的转动惯量辨识研究

转动惯量辨识功能已经成为了高性能交流伺服系统的典型特征。基于加减速法的转动惯量测量方法过于依赖初始PID参数,辨识效果不佳。本文提出采用基于朗道离散时间递推算法的转动惯量辨识技术,提高转动惯量的辨识精度,同时加快辨识过程的收敛速度。     

基于LuGre模型的伺服系统摩擦补偿策略研究

利用摩擦力LuGre模型能很好地诠释摩擦力的动静态特性。本研究首先采用遗传算法辨识Stribeck曲线的参数,将其作为LuGre模型的静态参数。其次,采用阶跃响应曲线拟合得到LuGre模型的动态参数。最后,基于已经辨识的LuGre模型构建S函数,对伺服系统做前馈补偿。针对某型号转台伺服系统,所采用辨识方法的辨识精度高、速度快且鲁棒性好;所设计的前馈补偿器能有效改善转台伺服系统的低速性能。     

交流伺服系统速度控制器参数在线整定的简便算法

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.首先通过电机电流和电压方程以及运动方程推导出转动惯量的计算方法,再根据系统的转动惯量计算出速度控制器参数,在进行多次辨识和计算后,可以得到一组速度控制器参数.通过系统在不同控制参数下对速度阶跃信号响应效果来对辨识结果进行优化,得出最优的控制参数.算法来源于基础的电机理论和经典控制理论.辨识方法简便可行,有较好的灵活性、稳定性和有效性.最后通过试验验证了方法的正确性     

直流伺服系统模型及其辨识

完成了对直流伺服系统的建模以及辨识,尤其是利用系统的阶跃响应数据对直流伺服系统的模型进行了直接辨识,由系统阶跃响应采样数据构造线性方程组.通过对方程组求解估计出系统参数,对辨识出的系统进行仿真.将仿真结果与原阶跃响应数据比较表明:所采用的辨识方法取得了良好的辨识效果.     

永磁同步电机转动惯量辨识研究

永磁同步电机伺服系统的控制性能不仅受到电机参数的准确性影响,还受到负载转矩变化等因素影响。为了使伺服系统具有良好的动态响应特性,需要对电机机械参数进行辨识,对负载转矩进行前馈补偿。将负载转矩和扰动转矩进行合并,应用状态观测器对合并后的扰动负载转矩进行辨识。采用积分辨识法对扰动负载转矩进行计算,得到转动惯量辨识结果。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于转动惯量辨识的交流伺服速度调节器自整定研究

针对负载的变化而引起的转动惯量的变化问题,提出了一种基于转动惯量辨识的交流伺服系统速度调节器参数自整定算法.该算法根据速度调节器的参数与系统转动惯量成一定的关系,采用基于扰动观测器(DOB)的转动惯量辨识算法在线辨识系统转动惯量,根据辨识的转动惯量值实时自整定速度调节器的参数,使系统具有良好的动、静态性能.仿真结果充分证明了该转动惯量辨识算法及控制器参数自整定算法是可行、有效的.     

调速系统电液伺服系统建模原理与实测参数辨识

电液伺服系统是原动机调速系统的三大组成部分之一,其模型的合理性和参数的精度对调速系统的整体精度会有显著影响。为解决电液伺服系统这一单输入、单输出的高阶系统的参数辨识问题,首先对电液伺服系统的建模原理进行分析;结合装置的物理结构,分析其建模原理,并据此进一步提出参数的确定方法。通过分解推导电液伺服卡、伺服阀、油动机和线性可变差动变压器(linear variable differential transformer,LVDT)的建模原理,并根据模型特点,提出一种包含大阶跃和小阶跃的参数实测方法,以实现电液伺服系统的参数实测;最后基于实测数据,对模型参数的仿真结果进行校验,说明了参数辨识方法的正确性。     

伺服系统惯量辨识技术(三) 朗道算法

<正>引言高精度永磁交流伺服系统的技术进步引起了工控领域的极大关注,成为自动化领域的一个研究热点,然而系统的性能受到转动惯量变化影响较大。当系统的转动惯量发生变化时,会造成伺服系统出现不稳定现象。为了满足负载的运行要求,常需要在准确辨识转动惯量的基础上对控制器的PI参数进行调节以获得良好的控制性能~([1])。针对转动惯量的辨识,国内外专家学者提出了多种技     

交流永磁同步电机伺服系流模糊自调整技术的研究

本文研究了一种交流永磁同步电机伺服系统参数模糊自调整控制器。它将模式分类、模糊推理、特征量辨识等技术结合起来，对于负载转动俱量的变化以及机械振动等情况，经过十余次的调整，使伺服系统控制器的增益自动地调节到比较满意。实验结果证明该技术方案是有效的。