高精度全闭环伺服系统研究

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1、摘要随着当今科学技术的发展，人们逐步认识到：机电一体化技术的发展状况是衡量一个国家机械工业发展水平的重要标志。然而，我国同工业发达图家相比，机电一体化技术还比较落后。运动控制技术是机电一体化技术的核心部分。因此，对运动控制技术作深入细致的研究，把握国内外运动控制技术的最薪发展动态，提高运动控制技术水平，对提高我国的机电一体化技术具有至关重要的意义，也是摆在我们面前的一个重大课题。本文给出了运动控制的概念，阐述了运动控制系统的组成和分类，综述了运动控制技术的国内外发展现状，荠对运动控制系统孛的关键技术进行了研究。其主要内容包括以下几个方面。1．从永磁同步交流伺服电机的数学模型着手，逐步深入到

2、伺服系统中的控制器，控制技术，对交流伺服控制系统进行了研究。基于永磁同步电机(PMSM)的解耦状态方程，将滑模变结构控制方法(SMC)引入到对永磁同步交流电机(PMSM)位置环和速度环的设计中。并且，将单段滑模线控制扩展成包括加速段、恒速段和减速段的完全滑动轨迹控制。仿真实验表明：与传统的PID控制算法耜比，利用该控制方案使得系统具有良好的快速性、定位无超调；同时，提高系统的精度和鲁棒性。2。优化轨迹规划算法能够提高运动控制系统的速度和精度。本文研究了直线、S曲线、指数曲线等轨迹规划算法；给出了每种算法的详细推导公式并通过Matlab仿真得到了各种算法相应的加速度、速度和位移睦线，分析了各

3、种算法的优缺点。本文还针对多轴运动控制系统探讨了直线播补和圆弧插补算法，同时分析了多轴运动的精度问题。’3．开放式运动控制系统是整个运动控制系统的发展趋势。在开放式运动控制系统中，运动控制嚣是核心。本文介绍了多辘运动控制卡(PMAC)，研究了PID+速度／力口速度前馈的控制算法。利用PEWIN软件，对系统的控制参数进行了校正和调整，提高了系统的稳态特性和动态特性，改善了系统的稳定性和响应速度。4。为了提高I圭IPMAC组成的半闭环系统的定使精度，本文首先筒要介绍了基于PMAC半闭环系统的组成及原理，分析了系统定位误差产生的原因；然后利用PMAC的误差补偿功能，采用软件补偿方法对可能产生的误

4、差进行了补偿。最后以卓刨恒信AC．200教学设备为实验平台，验证了该补偿方法的有效性，从而较大地提高了系统的定位精度。关键词：4运动控制；PMSM；滑模控制；轨迹规划；腑AC；误差补偿AbstractWiththedevelopmentoftechnologynowadays，itisrealizedthattheprogressofonecountry’Selectromechanicalintegrationtechnologyindicatesitsmechanicalindustrylevel。Comparedwiththedevelopedcountries，ourelectro

5、mechanicalintegrationtechnologyisunderdeveloped．Motioncontroltechnologyisthecoreintegralpanofelectromechanicalintegrationtechnology。Itisallimportanttasktoresearchonmotioncontroltechnology，graspthenewesttrendsandraisethelevelofourmotioncontroltechnology．MotioncontrolisalsoagreattaskinfrontofUS。This

6、thesisintroducestheconceptofmotioncontrol，expatiatesthecomponentsofmotioncontrolsystemandanalyzesthedevelopmentofmotioncontroltechnology．Andmakeadeepresearchonthekeytechnologiesofmotioncontr01．Themaincontentincludesthefollowing．1)Startedfromthemathematicalmodelofpermanentmagnetismsynchronousservom

7、otiontheresearchgraduallygoesdeepintothecontrolleroftheservosystemandtheentiresystem．TheslidingmodecontrolisusedinthedesignoftheoutsideloopofPMSMbasedondecouplingstateequationofit．Inaddition，theslidinglineisexten