伺服驱动装置参数自整定技术的研究与实现

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1、密级硕士学位论文伺服驱动装置参数自整定技术的研究与实现作者姓名:赵志勇指导教师:于东研究员中国科学院沈阳计算技术研究所学位类别:工学硕士学科专业:计算机科学与技术培养单位:中国科学院沈阳计算技术研究所2015年4月ResearchandImplementationonParametersAuto-tuningTechnologyofServoDriverDeviceByZhaoZhiyongADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofScience

2、sInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofComputerScienceandTechnologyShenyangInstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences4,2015独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也

3、不包含为获得中国科学院大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以公布学位论文的全部或部分内容。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导

4、师签名：日期：摘要摘要目前在伺服驱动装置中应用最广的是PID控制器，但是PID控制器参数整定困难，最优控制参数往往由多种因素决定。传统的手工整定过程繁琐耗时而且当工作环境或对象参数变化后，参数还需要重新校正。鉴于此，本文在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项支持下，以实验室自主研发的可重构伺服驱动装置为基础，对PID参数自整定技术进行了研究，实现了伺服驱动装置参数的自整定。本文首先根据矢量变换原理，建立了永磁同步电机的数学模型，并详细分析了SVPWM调制技术、PID控制原理以及永磁同步电机矢量控制

5、的原理和结构；然后在伺服系统电流环和速度环数学模型基础上，提出了电流采样策略和反电势补偿策略并推导了控制器参数的整定公式，得出控制器参数整定的关键是电机参数的辨识，进而分别研究了电机电气参数和机械参数的辨识算法并在MATLAB/Simulink中完成了仿真实验；接着由于数学模型的局限性，为得到最优的控制器参数，用遗传算法对控制器参数进一步优化，进而详细分析了遗传算法对PI参数寻优的设计实现步骤并在MATLAB/Simulink中对算法进行了仿真；最后在伺服驱动装置软件平台上，设计了反电势补偿、转动惯量辨识和

6、遗传算法组件，实现了伺服驱动装置参数的自整定，实验结果表明所提方案的正确性和可行性。本文根据伺服系统数学模型初步整定控制器参数，再利用遗传算法对控制参数进一步优化，实现了基于模型的整定算法与基于规则的智能搜索算法的结合，为伺服驱动装置参数自整定的研究提供了新思路。【关键词】永磁同步电机伺服系统参数辨识遗传算法参数自整定I伺服驱动装置参数自整定技术的研究与实现ABSTRACTPIDisthemostwidelyusedcontrolalgorithminservodrivedevice,however,the

7、optimalparametersofPIDcontrollerdependonvariousfactors,soitisnotaeasyjobtotunethePIDcontroller.Traditionally,theparametersaretunedmanually.Buttheprocedureisreallycomplicatedandtime-consuming.Also,theparametersneedtoberectifiedwhentheworkconditionchange.Giv

8、enthis,researchontheparametersauto-tuningtechnologyofservodriverdevicewasconductedwithsupportfromnationalscienceandtechnologyimportantproject,HighPerformanceCNCSystemandFoundationalManufacturingEquipmentandap