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高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究

曾玉金  
【摘要】:当前交流传动已成为传动领域的主要方式,伺服技术正在迅速地由直流伺服系统转向交流伺服系统,交流伺服技术的应用越来越广,人们对其要求也越来越高,研究高性能的交流伺服系统,具有重要的现实意义。 交流电动机模型是强耦合、时变的非线性系统,控制策略在交流伺服系统中发挥着至关重要的作用,单一的某种控制策略很难取得理想的控制效果,将各种控制策略相互结合,取长补短而形成的复合控制策略,能提高控制性能,取得更好的控制效果。 本文针对交流伺服系统中一些尚待解决的控制问题(如当系统参数变化较大时,传统的PID控制方法难以得到满意的控制性能等),将一些新的控制方法引入交流伺服系统,并与常规方法相结合,力图以新的控制方式和策略提高整个系统的控制性能。 PID控制是历史最悠久、生命力最强、应用最广的控制方式,但传统的PID控制算法具有一定的局限性,不能适应交流伺服系统复杂的工况和高指标的控制要求。第三章首先介绍PID控制的基本原理,然后提出了一种基于GA优化参数的非线性PID控制策略,并应用于交流伺服控制系统中,其控制效果远远超过常规PID控制,取得了良好的控制效果。 模糊控制是智能控制的一个重要分支,其发展迅速,应用广泛,实效显著,引人关注。模糊控制具有较强的鲁棒性,且算法简洁,实时性强,但常规模糊控制器存在着精度不高、自适应能力有限等缺点,在第四章里,本文设计了一种高性能的复合模糊控制器,控制效果令人满意。 本文的第五章提出了一种多模智能协调控制策略,充分利用了各种控制方法的优点,并将其应用于交流伺服系统,同常规切换控制相比,它把前者的点切换改为相对平滑的智能切换,大大提高了伺服控制的动、静态性能,取得了满意的效果。 第六章首先介绍了当代交流伺服系统全数字化的发展趋势,然后简要交代了本文实验交流伺服系统的软、硬件的基本情况,并给出了实验结果。 本文在结尾对全文做了一个全面总结,并指出了有待继续研究的一些问题。


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