【摘 要】
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作为现代数控机床的重要组成部分，伺服系统的性能不仅直接影响着机床加工精度，也关乎数控加工能力是否充分发挥。本文对伺服系统建模、动态特性分析，参数优化与基于Matlab的仿真
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作为现代数控机床的重要组成部分，伺服系统的性能不仅直接影响着机床加工精度，也关乎数控加工能力是否充分发挥。本文对伺服系统建模、动态特性分析，参数优化与基于Matlab的仿真做了研究。
本文在充分研究电气驱动系统，机械传动系统运动规律的基础上，对伺服系统建立了模型。对永磁同步电动机的建模，从电机工作原理出发，使用矢量变换推导出电机电压平衡方程与转矩方程，进而得到电机调速控制方程；对机械系统建模，采用动力学微分方程与经典控制理论，得到传动系统传递函数与控制框图。使用Matlab对传动系统仿真，分析了其中关键参数对系统动态特性的影响。
电气驱动系统则从三环(位置、速度、电流)反馈控制系统的理论出发建模。建模中，分析了各环节中参数的相关意义，以及对系统特性的影响。按照传统整定方案，由内到外逐次整了定各环调节器的参数。使用Matlab与Simulink为仿真工具，对建立的系统仿真。通过手动调节，分析了各参数对系统动态特性的影响，得到各参数适宜的取值范围。使用经典的PI整定优化准则ISE、ITAE、ISTE对调节器参数自动整定。比较各准则优化整定结果，可知ITAE更适合伺服系统调节器的参数整定设计。
最后分析了遗传算法优化计算的程序步骤。结合PI自整定工作，得到遗传算法程序的具体实现方法。使用Matlab与Simulink联合仿真，以ITAE准则为适应度函数，自动对驱动系统各调节器参数寻优。最后得到一个理想的参数整定结果。比较了模型分析整定、ITAE准则优化与GA算法寻优的结果，分析了各种方法在调解器参数整定工作中优缺点。
结果证明采用遗传算法对伺服系统的各环节参数寻优，可以有效提高系统动态性能，节省设置时间，是数控机床精度再生与提高的可靠而简便的途径。
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