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交流伺服系统在工业控制中获得广泛应用,寻求基于永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的高性能控制策略成为伺服系统智能控制的研究热点。本文以交流伺服系统为研究对象,建立基于永磁同步电动机的电流、速度、位置三环控制模型,应用PID优化理论及复合模糊控制策略进行系统整定优化,并进行动态仿真分析校正。结果表明提高了交流伺服系统设计整定精度,改善了系统动态响应性能和效率。
1)论文首先阐述了交流永磁同步电动机的工作原理及矢量控制思想,通过物理方程的研究,构建了传递函数框图形式的控制模型。通过对数学模型及矢量控制的分析,确定了磁链矢量控制策略,搭建了电流、速度、位置三环结构的仿真模型。
2)对伺服系统的逆变器控制进行了分析,研究了电压空间矢量控制方法、控制原理以及算法,在MATLAB/Simulink搭建了实现电压空间矢量控制算法的模块,为伺服系统的参数优化整定提供了平台和方法。
3)根据控制目标要求按照工程设计方式对电流环及速度环进行设计研究,设计了电流环及速度环的数字PI调节器并仿真实验和校正。结果表明,系统的电流环控制器和速度环控制器能够快速响应和调节,达到预期控制效果,验证了整体系统设计的正确性。
4)为满足位置环快速跟踪和精确定位的性能要求,论文提出了一种复合模糊控制策略。针对常规模糊控制器中的缺陷建立了新的模糊控制规则,并用遗传算法对控制规则进行优化,实现了模糊控制规则在线调整。仿真结果表明,基于遗传算法的复合模糊控制器能够有效地达到系统快速跟踪和精确定位的性能要求。
论文的研究结果为设计交流伺服控制系统提供了更多的方法和思路。