收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨雅君;廖瑛;刘翔春;;航天器转动惯量参数在轨辨识的最优激励[J];国防科技大学学报;2014年05期
2 徐鹏;肖建;李山;彭小峰;;基于遗忘因子随机梯度永磁同步电动机参数辨识[J];微特电机;2014年04期
3 苗敬利;黄远;;基于逐层预测模型的感应电机效率优化滑模控制[J];电工技术学报;2014年03期
4 王志成;林浒;刘伟军;;基于组件技术的可重构伺服驱动软件设计[J];组合机床与自动化加工技术;2013年10期
5 徐东;王田苗;魏洪兴;;一种基于简化模型的永磁同步电机转动惯量辨识和误差补偿[J];电工技术学报;2013年02期
6 王少威;万山明;周理兵;黄声华;;利用蚁群算法辨识PMSM伺服系统负载转矩和转动惯量[J];电工技术学报;2011年06期
7 林孙奔;沈宇雯;王波;刘涵;郭吉丰;;基于电机自由减速过程的转子转动惯量测量方法[J];微特电机;2011年03期
8 鲁文其;胡育文;梁骄雁;黄文新;;永磁同步电机伺服系统抗扰动自适应控制[J];中国电机工程学报;2011年03期
9 刘旭;阮毅;张朝艺;;一种异步电机转动惯量辨识方法[J];电机与控制应用;2009年09期
10 徐东;王田苗;刘敬猛;魏洪兴;;基于参数辨识的永磁同步电机自校正速度控制方法[J];高技术通讯;2009年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 柳鑫;永磁同步电机转动惯量辨识方法研究[D];东华大学;2016年
2 贾彤起;基于速度观测器的PMSM转动惯量辨识研究[D];华中科技大学;2015年
3 姜飞荣;永磁同步电机伺服控制系统研究[D];浙江大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘辉;王志成;魏朋涛;尹震宇;;DSP平台矢量控制分析及性能评价[J];计算机系统应用;2015年12期
2 黄苏融;何栋林;王爽;石坚;;基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转动惯量辨识研究[J];电机与控制应用;2015年12期
3 刘勇;甘韦韦;梅文庆;;基于负载转矩观测器的高动态性能电机控制系统[J];大功率变流技术;2015年06期
4 彭小峰;曹阳;;机载空间激光通信终端的自抗扰视轴稳定控制研究[J];激光杂志;2015年10期
5 季画;王爽;黄苏融;;永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2015年S1期
6 马立新;范洪成;徐镇乾;黄阳龙;周尚珺玺;;基于惯量辨识PI自整定永磁伺服电机控制[J];电力科学与工程;2015年09期
7 王巍;于洋;;永磁同步电动机的转速跟踪控制[J];系统科学与数学;2015年09期
8 董雷;杨向宇;赵世伟;;基于负载观测器的步进电动机滑模位置控制[J];微特电机;2015年08期
9 马立新;徐镇乾;范洪成;黄阳龙;;PI自整定永磁伺服系统转动惯量的辨识研究[J];机电工程;2015年08期
10 王高林;徐进;张国强;李铁链;曲立志;丁力;徐殿国;;直驱式永磁曳引系统无称重传感器起动控制策略[J];中国电机工程学报;2015年16期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王朔;高性能伺服装置负载惯量辨识方法的研究与实现[D];中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所);2018年
2 韩宁;基于最优滑模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究[D];青岛科技大学;2018年
3 赵松;机电液系统动能刚度分析方法及其应用[D];长安大学;2018年
4 江涛;自动铺丝机张力控制系统设计研究[D];浙江大学;2018年
5 肖泽民;基于自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制系统研究[D];大连海事大学;2018年
6 支余吉;转动惯量标准件标准值的不确定度研究[D];机械科学研究总院;2017年
7 李昊泽;永磁同步电机参数在线辨识[D];辽宁石油化工大学;2017年
8 朱玉龙;永磁同步电机转动惯量辨识算法的研究[D];北京交通大学;2018年
9 徐晨峰;PMSM伺服系统模糊PI自适应控制策略研究[D];江西理工大学;2017年
10 胡玉龙;基于节能的混合动力混凝土泵动力系统参数匹配研究[D];贵州大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 荆武兴;韦文书;高长生;;基于陀螺测量信息的航天器突变参数识别方法[J];系统工程与电子技术;2013年09期
2 刘伟霞;熊智;郁丰;姚小松;;组合航天器转动惯量在轨两步辨识标定[J];中国空间科学技术;2013年02期
3 王磊;李宏;武明珠;解佳鹏;;基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机参数辨识[J];微特电机;2012年07期
4 刘亢;刘忠途;李乐荣;宗志坚;;永磁同步电机在线多参数辨识方法研究[J];微特电机;2012年06期
5 杨兴华;姜建国;;永磁同步电机精确瞬时速度检测[J];电工技术学报;2011年04期
6 梁骄雁;胡育文;鲁文其;;基于梯度算法的永磁伺服系统惯量辨识性能研究[J];航空学报;2011年03期
7 杜少华;于东;黄艳;张晓辉;杨欢;;组件技术及其在可重构数控系统中的研究[J];小型微型计算机系统;2010年09期
8 徐文福;何勇;王学谦;梁斌;刘宇;;航天器质量特性参数的在轨辨识方法[J];宇航学报;2010年08期
9 王松;刘明光;石双双;杨罡;;基于卡尔曼滤波和神经网络的PMSM参数辨识[J];北京交通大学学报;2010年02期
10 向丽丽;廖育武;肖永松;;单输入多输出系统的递阶增广随机梯度辨识算法[J];科学技术与工程;2009年19期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈爽;输出误差模型带遗忘因子的偏差补偿最小二乘估计[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 桑妤;永磁同步电机转动惯量辨识算法研究[D];华中科技大学;2013年
3 李培伟;永磁同步电机伺服系统矢量控制技术研究[D];南京理工大学;2013年
4 于乐华;永磁同步电机伺服系统控制器参数自整定技术的研究[D];山东大学;2012年
5 周虎;永磁同步电机参数在线辨识算法研究[D];电子科技大学;2012年
6 丁文双;永磁同步电机PI参数自整定[D];南京航空航天大学;2012年
7 梁骄雁;永磁同步电机转动惯量辨识的研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 许林;交流伺服系统转动惯量辨识策略研究[D];华中科技大学;2008年
9 李研;低速大转矩永磁同步电动机无传感器控制系统研究[D];沈阳工业大学;2008年
10 刘辉;交流伺服系统及参数辨识算法研究[D];南京航空航天大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘阳春;;高性能、多功能的新型伺服系统[J];电世界;1994年04期
2 包西平;吉智;朱涛;;高性能永磁同步伺服系统研究现状及发展[J];微电机;2014年07期
3 夏劲松,李贺桥,黄战华,杨怀栋;跟踪伺服系统误差校正的研究[J];仪器仪表学报;2002年S1期
4 马俊功,王世富,王占林;液压马达速度伺服系统研究[J];机床与液压;2002年06期
5 徐录江;VCD影碟机伺服系统的分析[J];电声技术;1997年06期
6 王毅,刘丽华,高伟志,王贵文;跟踪伺服系统的工程研制及检测[J];光学精密工程;1995年05期
7 王希斌;;采煤机牵引部机液伺服系统动态特性分析与数字仿真[J];焦作矿业学院学报;1987年02期
8 周进明;马之行;;机器人的轴伺服系统[J];机械工业自动化;1987年02期
9 汤金龙;;无料钟高炉调节阀伺服系统的设计[J];液压工业;1987年02期
10 叶兆春;;一类基余模型参考自适应控制方法设计的速度伺服系统[J];河北机电学院学报;1987年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘青松;;基于思维进化算法的被动力伺服系统的参数辨识[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
2 祁若龙;刘伟军;;高速高精度伺服系统四阶模型及参数优化[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
3 张彪;董彦良;赵克定;孙丰迎;;基于遗传算法的被动力伺服系统的参数辨识[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 王莉;赵修科;;永磁同步电动机伺服系统的模糊神经网络控制的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
5 李永东;梁艳;;高性能交流永磁同步电机伺服系统现状[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
6 宋向军;刘万兵;曹勇;;搬运装置伺服系统的改造[A];电子玻璃技术交流会论文集[C];2006年
7 段锦良;马俊功;;液压马达速度系统的增益调度控制[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
8 李继才;彭晨;马韶东;;基于伺服系统的折臂自动攻丝机设计[A];2015全国嵌入式仪表及系统技术会议程序册[C];2015年
9 宋利国;吴张永;;气动装置的速度伺服系统在控制上的实现[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
10 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄玉平;我国首次实现伺服系统“全电化”[N];中国航天报;2014年
2 石永红;抗风型光伏伺服系统研制成功[N];中国企业报;2008年
3 本报记者 付丽娟;期待,中国伺服系统企业之“蝶变”[N];机电商报;2006年
4 石永红;江苏研制成功抗风型光伏伺服系统[N];大众科技报;2008年
5 ;纺机的伺服系统[N];中国纺织报;2013年
6 中缝;如何调试和检测伺服系统[N];中国服饰报;2008年
7 本报研究员 张山;工业自动化发展提速 伺服系统进口替代将加快[N];上海证券报;2016年
8 王雯;埃斯顿 EDB伺服系统在剑杆织机中的应用[N];中国纺织报;2009年
9 记者 刘威 报道组 冯炜旭;“禾川科技”借地引才赢名企大单[N];衢州日报;2016年
10 本报记者 马庆圆;“工控”两公司崛起抢食洋品牌[N];中国证券报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翟百臣;直流PWM伺服系统低速平稳性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
2 陈晨风;高性能交流伺服系统的智能控制策略[D];浙江大学;1997年
3 谭文斌;伺服系统摩擦与温度变化干扰的建模及补偿研究[D];天津大学;2012年
4 宫玉琳;永磁同步电动机伺服系统自适应逆控制策略研究[D];长春理工大学;2013年
5 姜春霞;太阳能跟踪伺服系统非线性特性及补偿研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
6 向红标;开放式伺服系统的摩擦建模与补偿研究[D];天津大学;2010年
7 王哲;被动式力矩伺服系统加载策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
8 陈娟;伺服系统低速特性与抖动补偿研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
9 李洁;机(舰)载目标真值测量设备伺服系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
10 倪志盛;被动式力矩伺服系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王朔;高性能伺服装置负载惯量辨识方法的研究与实现[D];中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所);2018年
2 王昱忠;伺服系统机械谐振抑制方法的研究与实现[D];中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所);2018年
3 赵薇;基于高精度舰载光电稳定跟踪伺服系统的复用技术研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
4 马正雷;电机驱动伺服系统非线性扰动因素建模及补偿策略研究[D];安徽大学;2018年
5 李瑞涛;掩膜板在线更换伺服系统的精度控制研究[D];武汉理工大学;2015年
6 刘颖;基于TMS320F28377D的直驱伺服系统的研究与设计[D];华中科技大学;2016年
7 孙嘉峰;基于海基平台的伺服系统高精度跟踪控制算法研究[D];南京理工大学;2017年
8 刘策;基于重复控制的数控机床三轴伺服系统研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
9 蔡敬海;机载光电稳定平台跟踪伺服系统研究[D];长春理工大学;2009年
10 江月;伺服系统的分析与辨识[D];西安电子科技大学;2014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