交流伺服系统速度环自整定技术研究.pdf

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1、硕士学位论文交流伺服系统速度环自整定技术研究RESEARCHONSPEEDLOOPAUTO-TUNINGTECHNOLOGYOFACSERVOSYSTEM张晗哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文交流伺服系统速度环自整定技术研究硕士研究生：张晗导师：刘家曦副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3Dissertation

2、fortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSPEEDLOOPAUTO-TUNINGTECHNOLOGYOFACSERVOSYSTEMCandidate：ZhangHanSupervisor：AssociateProf.LiuJiaxiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：June

3、,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要永磁同步电机具有体积小、重量轻、高功率密度、高效率、转矩脉动小等优点，在交流伺服系统中得到广泛应用。然而受限于技术水平，与国外的研究成果相比，我国在高性能交流伺服系统的研究中还存在不足，主要体现在国内产品普遍不具备参数自整定功能以及机械谐振抑制功能。因此本文以交流伺服系统的速度环为研究对象，针对永磁同步电机以及交流伺服系统，开展转动惯量离线、在线辨识；速度环控制器参数自整定以及机械

4、谐振抑制的研究。对促进交流伺服系统在高端数控加工系统及在工业自动化领域的发展有重要意义。论文首先针对永磁同步电机的机械运动方程，采用给定三角波指令的方法设计了转动惯量离线辨识方法；采用递推最小二乘法对电机的转动惯量进行了在线辨识；对于在线辨识存在的响应速度及稳态误差等问题对辨识方法进行针对性改进，实现了基于变遗忘因子递推最小二乘法的转动惯量在线辨识策略；并基于已经通过参数辨识获得的速度环机械参数开展了速度环控制器参数自整定的相关研究。其次，分析了机械谐振的成因。基于双惯量系统物理结构抽象化出数学模型，并在时域范围内对给定输入下的输出进行

5、了分析，确定了机械谐振振幅以及频率，进一步借助伯德图等数学工具在频域对双惯量系统及整个交流伺服系统的频谱进行分析，确定了机械谐振频率与相关参数的具体关系，为机械谐振抑制的相关研究打下理论基础。再次，在上一部分基础上研究基于白噪声的机械谐振抑制方法。以白噪声为给定输入信号，同时读取输出信号并对其进行快速傅里叶分析，根据分析结果设计陷波滤波器，对滤波器参数进行自适应调整，从而实现机械谐振抑制。最后，在理论分析的基础上搭建双惯量系统驱动控制实验平台，设计驱动控制器硬件及软件算法，通过实验验证速度环自整定方法的可行性和有效性。关键词：永磁同步电

6、机；交流伺服系统；自整定；转动惯量辨识；机械谐振抑制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPermanentmagnetsynchronousmotorshavetheadvantagesofsmallsize,lightweight,highpowerdensity,highefficiency,smalltorqueripple,thusarewidelyusedinACservosystems.However,duetothelimitationofthetechnology,therearestilldeficie

7、nciesintheresearchofhighperformanceACservosystemsinChinacomparedwiththeresearchresultsabroad,whichismainlyreflectedinthefactthatthedomesticproductsgenerallydonothavetheparametersself-tuningfunctionandthemechanicalresonancesuppressionfunction.Therefore,inthispaper,thespee

8、dloopofACservosystemistakenastheresearchobject.ForthepermanentmagnetsynchronousmotorandACservosystem,th