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交流伺服驱动器的实现及其速度环非线性控制算法的研究

丁辉  
【摘要】:随着电力电子、集成电路和交流伺服驱动技术的进步,永磁同步电动机交流伺服控制系统获得突飞猛进的发展,已经取代直流伺服成为当今高性能伺服的主要发展方向。交流伺服控制系统中起主要控制作用的是交流伺服驱动器,它的硬件、软件和控制算法的设计直接影响交流伺服控制系统的性能。本文充分调研了交流伺服驱动器及其控制算法的发展概况,研究和设计了速度环采用非线性PI调节器的交流伺服驱动器。 首先,利用Matlab仿真软件建立了永磁同步电动机交流伺服控制系统的仿真模型。研究和设计了交流伺服驱动器速度环的非线性PI调节算法,并采用遗传算法对其参数进行优化设计。仿真实验表明,非线性PI调节器可以兼顾系统的动静态性能,同时还具备一定的抑制负载扰动和参数扰动的能力。 其次,搭建了基于DSP的交流伺服驱动器硬件实验平台,并结合DSP编程技术,按照模块化程序设计的思想,完成了交流伺服驱动器的软件设计,对非线性PI调节算法在定点DSP上的实现做了深入研究。 最后,实现了交流伺服驱动器速度环的线性PI调节和非线性PI调节算法。对比实验结果表明,非线性PI调节器的实际控制效果优于线性PI调节器,但是没有仿真效果好。考虑到非线性因素的影响,仿真效果优异的算法在实际控制系统中性能有所下降是正常的。


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