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《中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)》 2018年
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高性能伺服装置负载惯量辨识方法的研究与实现

王朔  
【摘要】:伺服装置是机电一体化的核心执行部件,广泛应用在机器人、数控机床等对电机性能要求较高、运行可靠性要求较强的领域。转动惯量是保证伺服系统高性能控制的关键参数。能够辨识出伺服系统负载下的惯量值,对实现控制器参数自整定、提高控制性能、保证动态稳定性具有较高工程应用意义。本文首先介绍了永磁同步电机的数学模型以及矢量控制策略,分析了转动惯量对控制器参数自整的作用,同时对伺服系统的转动惯量模型进行分析。在伺服装置高性能控制的需求背景下,分析了多种惯量辨识方法。考虑伺服系统转动惯量不易测量特性,提出了一种新型的基于改进粒子群算法的惯量辨识方法,能够同时得到系统转动惯量和负载转矩的最优近似值。该方法通过对PMSM数学模型进行转换,将惯量辨识问题抽象为启发型寻优问题,然后利用粒子群算法求解,并针对问题特性对粒子群算法提出了特定改进。利用MATLAB仿真环境验证了辨识算法的可行性与有效性。在伺服系统硬件平台上完成了伺服系统的软件设计。设计了一种包含惯量辨识算法的基于组件的可重构型伺服软件系统。在此基础上,设计并完成了PMSM的惯量辨识实验。实验证明所设计辨识算法成功辨识系统转动惯量值,且能对突变的负载惯量快速响应实时跟踪惯量变化值。最后,将辨识所得惯量值用于控制器参数自整定,明显提高了伺服系统的动态性能和鲁棒性。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM341

【参考文献】
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【二级参考文献】
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