收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

永磁交流伺服系统及其先进控制策略研究

严帅  
【摘要】:随着电力电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料技术和现代控制理论的飞速发展,永磁交流伺服系统作为工业机器人、数控机床等先进自动化设备驱动装置的关键部件,其技术已经达到了很高的水平,其性能直接决定着设备的运行能力,其应用遍及现代化工业生产的诸多领域。我国目前所使用的永磁交流伺服系统绝大多数依赖进口,严重制约了我国在机器人、数控技术和自动化装备方面的发展。数字化永磁交流伺服系统是目前伺服系统发展的主流。本文在国家高技术研究发展计划(863计划)以及台达电力电子科教发展基金的资助下,从控制策略和实际系统两个方面对永磁交流伺服系统进行了深入的研究,研究内容包括以下几个方面: 全数字化永磁交流伺服系统的研制。本文作者研制了基于DSP的全数字化的永磁交流伺服系统,根据商用伺服驱动器的基本要求设计了各种控制模式及I/O接口和网络通讯等功能,设计开发了操作面板的菜单界面及相应的上位机监控软件,为今后的产业化提供了基础,为永磁交流伺服系统的深入研究搭建了良好的实验平台。 改进的电流前馈解耦控制策略的研究。为了提高电机电感和电阻参数变化时的永磁交流伺服系统电流控制方法的鲁棒性和解耦能力,在转子同步坐标系下,创建了基于二自由度的电机电流控制的统一框架理论,研究了反馈增益的四种不同取值方法,并且利用闭环传递函数的奇异值曲线理论,对于这四种电流控制方法的鲁棒性和解耦能力进行较为深入的分析,理论分析和实验结果证明改进的电流前馈解耦控制策略具有较好的鲁棒性和较强的解耦能力。 基于在线自适应参数辨识的逆变器输出电压非线性畸变补偿方法。PWM电压源型逆变器的死区设置会使输出电压出现非线性畸变,进而引发电流畸变等死区效应。在转子同步坐标系下,通过电机参数的在线自适应辨识,借助于一个中间参数,对逆变器输出电压的非线性畸变进行了较好的补偿,实验结果证明了该方法一定程度上改善了dq轴电流波形。 基于微粒群算法的速度控制器参数优化设计。推导分析了微粒群算法的基本原理及其改进方法,并且讨论二维微粒群算法的收敛性,参数的选择方法和微粒群算法的性能评价函数。在此基础上,提出了基于微粒群优化算法的永磁交流伺服系统速度控制器参数优化设计方法,仿真和实验结果证明了使用该方法进行控制器的参数优化设计具有算法简单,实现容易,收敛速度快和寻优能力强等优点。 针对各种数字滤波算法以及传统的瞬时转速观测器无法保证在使用较低分辨率码盘时电机低转速情况下的系统稳定性这一难题,提出了一种基于多采样率预报观测器和多采样率现时观测器进行电机低转速的检测方法,并研究了多采样率观测器的极点配置以及反馈增益的求取等问题。仿真和实验结果证明多采样率观测器能够保证系统在低分辨率码盘时电机低转速下的稳定性,提高了电机低转速的检测性能,拓宽了系统的调速范围。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM921.541

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 林瑶瑶;仲崇权;;永磁同步电机高精度转速测量技术研究[J];大连理工大学学报;2012年06期
2 莫会成;王健;任雷;;现代高性能交流伺服系统综述——驱动控制篇[J];微电机;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘晓辉;永磁同步电机伺服系统速度观测器的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵金,万淑芸,王离九;交流伺服系统的串级滑模控制[J];电工技术学报;1996年03期
2 梁艳,李永东;无传感器永磁同步电机矢量控制中转子初始位置的估算方法[J];电工技术杂志;2003年02期
3 陈志梅,张井岗,曾建潮;交流伺服系统的积分模糊滑模控制[J];电机与控制学报;1999年01期
4 于海生;王海亮;赵克友;;永磁同步电机的哈密顿建模与无源性控制[J];电机与控制学报;2006年03期
5 刘镇,姜学智,李东海;PID 控制器参数整定方法综述[J];电力系统自动化;1997年08期
6 李艳,邵日祥,邵世煌;模糊控制在电气传动中的运用现状及前景[J];电气传动;1997年02期
7 王海亮;于海生;;永磁同步电机控制系统的哈密顿建模与仿真[J];电气传动;2006年06期
8 张波,李忠,毛宗源,侯小梅,庞敏熙;利用Lyapunov指数和容量维分析永磁同步电机仿真中的混沌现象[J];控制理论与应用;2001年04期
9 张波,李忠,毛宗源,庞敏熙;Poincare映射的数值算法及其在永磁同步电机混沌分析中的应用[J];控制理论与应用;2001年05期
10 李忠,张波,毛宗源;永磁同步电动机系统的纳入轨道和强迫迁徙控制[J];控制理论与应用;2002年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宁建荣;朱成实;鄢利群;;基于永磁同步电动机的全电动注塑机控制系统设计[J];工程塑料应用;2008年01期
2 徐中领;李桥梁;;交流感应电机无速度传感器矢量控制系统设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
3 平庆杰;陶晓杰;;M6020A磨床伺服电机的选择[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年02期
4 杨玉东;刘保连;;基于模糊滑模控制器的PMSM伺服系统[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
5 郭兴众;;直接转矩控制中无速度传感器技术的现状及发展[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
6 李敏;陈其工;江明;;基于零矢量插入的矢量细分的PMSM直接转矩控制研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年01期
7 强珊珊;颜文婧;江明;;无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统仿真研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年04期
8 岳强;郭兴众;;基于定子磁链的异步电动机软启动仿真研究[J];安徽工程大学学报;2011年02期
9 闫国琦;李继宇;李明;魏得仙;梅慧兰;;有源逆变中SPWM工频误差问题的研究[J];保定师范专科学校学报;2005年04期
10 李林龙;新型三相四线制串级数字调速系统设计[J];半导体技术;2003年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冉文;全力;;车用交流伺服起动——发电集成系统的性能研究[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 盛义发;喻寿益;洪镇南;高金生;;永磁同步电机直接转矩控制系统的开关频率优化及其模糊控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘志刚;李世华;;永磁同步电机的二阶自抗扰控制算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李诺;王江;张荣华;;永磁同步电动机非线性负载的神经网络自适应控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 张细政;王耀南;;永磁同步电机无位置传感器双滑模鲁棒控制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 盛义发;喻寿益;洪镇南;;一种新颖的永磁同步电机直接转矩控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 陈翠;孙衢;王旭光;;基于EKF的感应电机无速度传感器控制系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 王应海;张好明;丁慎平;;新型永磁同步电机的计算机辅助设计及实验研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
2 杨金辉;数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用[D];湖南大学;2010年
3 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 王晋;多相永磁电机的理论分析及其控制研究[D];华中科技大学;2010年
5 庞珽;混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究[D];华中科技大学;2010年
6 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
7 杨波;基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
8 张红娟;变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究[D];太原理工大学;2011年
9 张志锋;感应电机无速度传感器直接转矩控制关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立飞;基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
3 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
4 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
5 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
6 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
7 刘健洪;基于ARM和CAN总线的染色机温度控制系统研究[D];浙江理工大学;2010年
8 吕勇松;基于补偿的模糊神经网络电阻炉控制系统设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
9 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
10 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春民;嵇艳鞠;栾卉;张智恩;;MATLAB/SIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真[J];吉林大学学报(信息科学版);2009年01期
2 郑泽东;李永东;Maurice Fadel;肖曦;;基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统[J];电工技术学报;2007年10期
3 郑泽东;李永东;肖曦;Maurice Fadel;;永磁同步电机负载转矩观测器[J];电工技术学报;2010年02期
4 梁骄雁;胡育文;鲁文其;;永磁交流伺服系统的抗扰动自适应控制[J];电工技术学报;2011年10期
5 秦晓飞;王云宽;郑军;于家斌;;交流伺服系统振动鲁棒M/T测速算法[J];电机与控制学报;2010年05期
6 赵娥;宋保维;陈海峰;黎华;;永磁同步电机负载扰动控制器设计[J];弹箭与制导学报;2007年01期
7 尹泉;文思国;王庆义;万淑芸;;大功率永磁同步驱动系统位置反馈分析与设计[J];电力电子技术;2006年06期
8 谭惊涛,秦忆;光电码盘的仿真模型及电机瞬时速度估计方法的研究[J];电气传动;2001年02期
9 谷善茂;何凤有;谭国俊;张辉;;扩展卡尔曼滤波的PMSM无传感器低速性能研究[J];电气传动;2009年12期
10 李耀华;刘卫国;;永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制比较研究[J];电气传动;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 莫会成;;永磁无刷电动机系统发展现状[A];第八届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 郑伟峰;交流伺服系统无时滞反馈高响应驱动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 刘栋良;永磁同步电机伺服系统非线性控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
3 陈晓青;高性能交流伺服系统的研究与开发[D];浙江大学;1996年
4 丁信忠;基于工业以太网的总线型交流伺服系统关键技术研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 孙帅华;基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统低速控制研究[D];武汉理工大学;2004年
2 李晖;永磁同步电机无传感器控制系统的研究[D];天津大学;2005年
3 齐放;永磁同步电机无速度传感器技术的研究[D];南京航空航天大学;2007年
4 陈伟;基于DSP的感应电机矢量控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 张永澜;状态观测器在伺服控制系统中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 姚卫忠;卡尔曼滤波器在永磁同步电机矢量控制磁同中的应用研究[D];浙江大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘毅,贺益康,秦峰,章玮;基于传感器集成概念的永磁同步电机转子位置检测[J];电工电能新技术;2004年04期
2 郭庆鼎,王成元,王丽梅,于冬梅;交流伺服系统的滑模变结构加速度控制法研究[J];电工技术学报;1996年02期
3 梁艳,李永东;无传感器永磁同步电机矢量控制中转子初始位置的估算方法[J];电工技术杂志;2003年02期
4 李忠,毛宗源;混沌控制综述[J];电路与系统学报;1998年01期
5 何峰;;参数自适应Fuzzy调节器在变频调速中的应用[J];电气传动;1990年06期
6 舒怀林;魏泽国;;交流串级调速双环模糊PI单片机控制系统[J];电气传动;1993年06期
7 梁慧冰;沈起奋;陈鸿雁;;基于模糊模型辨识的参数自调整模糊控制器在交流调速中的应用[J];电气传动;1994年04期
8 赵金;王离九;万淑芸;黄锦恩;;高性能交流伺服系统的一种新型控制策略[J];电气传动;1994年04期
9 罗飞;余达太;;模糊非线性补偿在伺服电机控制中的应用[J];电气传动;1995年03期
10 陈伯时,冯晓刚,王晓东,夏承光;电气传动系统的智能控制[J];电气传动;1997年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王庆丰,顾临怡,袁犹坤,路甬祥;电液比例高精度定位的变死区自学习补偿研究[J];机床与液压;1994年05期
2 余鸣,陈其工;IGBT的驱动与死区补偿[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
3 肖海荣;基于死区补偿的电液伺服PDF控制器设计[J];济南交通高等专科学校学报;2002年01期
4 陈其工,凌有铸,张绍德;IGBT的可靠性与死区补偿[J];安徽机电学院学报;1999年02期
5 南余荣,吴志刚,马德中,周俊勇,钟德刚;DTC系统的一种基本控制方法及其死区补偿的研究[J];中小型电机;2004年01期
6 鞠大亮,王庆利;永磁同步电机全数字控制系统的一种优化方法[J];天津理工学院学报;2004年03期
7 刘陵顺,张勇;PWM逆变器死区效应的检测与补偿[J];电测与仪表;2001年06期
8 杨荣峰;陈伟;于泳;徐殿国;;自适应滤波在电流矢量死区补偿方法中的应用[J];电力电子;2008年04期
9 翁斌;刘旭光;彭登峰;刘斌;伍家驹;;单相桥式PWM逆变器死区补偿的一种方法[J];电子元器件应用;2011年07期
10 刘白雁;熊德锋;;电液比例方向阀的闭环应用研究[J];机床与液压;1993年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苗广祥;牛玉广;陈向阳;张海萍;;基于微粒群优化算法模型的改进策略的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 孙向东;钟彦儒;任碧莹;周炳;;一种新颖的死区补偿时间测量方法[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
3 丁园;高晓智;黄显林;尹航;;一种基于微粒群优化算法的T-S模型参数辨识方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 荣雅君;贾艳;刘琳;;微粒群优化算法研究[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年
5 周伟;卜艳萍;;协同进化神经网络及其应用[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
6 王宏;于泳;杨明;徐殿国;;PMSM伺服系统中的开关死区补偿技术[A];第12届全国电气自动化与电控系统学术年会论文集[C];2004年
7 王广柱;;有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性探讨 (二)仿真及实验验证[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
8 陈华;邓少贵;李智强;范宜仁;;双侧向测井反演的微粒群方法[A];勘探地球物理2007年学术交流会论文集[C];2007年
9 景军锋;康雪娟;李鹏飞;;全数字永磁交流伺服在平网印花单元上的设计[A];佶龙杯第四届全国印花学术研讨会论文集[C];2009年
10 王磊;王明渝;邓湘鄂;;SPWM逆变器典型死区补偿策略[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 刘景堂;养虾池塘巧管理[N];中国海洋报;2004年
2 广东 黄代平;新创意纯甲类功放[N];电子报;2002年
3 上海 虞荣生;用UC3842作串联型开关电源[N];电子报;2004年
4 马晓平;新颖的可控电子阀门电路BEN35100[N];北京电子报;2000年
5 见习记者 鞠鑫磊;钟启辉——不折不扣的能人[N];丹东日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 严帅;永磁交流伺服系统及其先进控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 刘学海;梯级水电站群优化调度与运营策略研究[D];天津大学;2005年
3 吕艳萍;微粒群优化算法及其在高维数据聚类的应用研究[D];厦门大学;2009年
4 李海山;基于IGCT的中压大容量三电平NPC逆变器PWM技术和缓冲电路的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
5 崔巍;各相解耦永磁同步电动机设计及控制技术的研究[D];上海大学;2004年
6 杨宏;四桥臂三相逆变器的控制和实现[D];南京航空航天大学;2005年
7 林利红;永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析与实验[D];重庆大学;2009年
8 沈洪远;有色冶金过程数据挖掘及其在铜锍吹炼中的应用研究[D];中南大学;2009年
9 骆再飞;滑模变结构理论及其在交流伺服系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
10 刘军锋;定子磁场定向无速度传感器系统研究与开发[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
2 王福俊;微粒群优化的分布式特征研究及应用[D];南京邮电大学;2013年
3 杨维;微粒群优化算法及其在风资源评估中的应用[D];华东理工大学;2011年
4 周喜虎;微粒群优化算法[D];陕西师范大学;2012年
5 吴变样;基于微粒群优化算法的聚类分析及应用[D];中北大学;2011年
6 贺香;基于自适应滤波死区补偿的交流电机矢量控制系统的研究[D];湖南大学;2011年
7 张星会;求解非线性混合离散优化问题的微粒群算法研究[D];重庆师范大学;2011年
8 毛婧敏;基于离散量子微粒群优化算法的车间生产调度研究[D];浙江大学;2011年
9 李劲播;基于HMM和微粒群优化算法的核电设备机械故障诊断技术的研究[D];南华大学;2010年
10 赵嘉;改进的微粒群优化算法及在Shearlet图像去噪中的应用[D];南昌航空大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026