基于先进PID的高性能伺服控制方法研究与实现

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1、密级：中国．科：：学。院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：2013年03月ByHu腑n．baoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofComputerScienceandTechnologyShenyangInstituteofComputingTechnology,Chin

2、eseAcademyofSciencesMarch，2013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：监垫堑日j明：>刀7；。≥．莎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

3、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：耍塞豳导师签名：日期：塑!至：兰：兰摘要随着计算机技术和控制理论的发展，数控系统已广泛的应用于数控机床、机器人等领域，伺服系统是数控系统中的重要组成部分，其性能好坏直接影响着整个装备的控制效果。目前，日本、欧美国家掌握着伺服技术的核心，并对我国进行技术封锁，因此，研发具有自主知

4、识产权的高性能伺服系统具有重要意义。论文是以数控系统领域中的伺服系统应用为背景，进行的伺服控制方法的研究。‘伺服系统作为执行机构，在控制过程中需要具有较高的控制精度；较强的抗干扰能力；较快的响应速度；较高的跟踪精度以及良好的稳定性。基于上述要求，本文介绍了永磁同步电机控制原理，分析了PID控制器的原理，设计了用于改善外界负载引起的稳态误差的负载观测器，将专家PID控制器与负载观测器相结合，以实现伺服系统的控制。然后，在MATLAB／Simulink环境下对永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制模型进行仿真。最后，采用TI公司的TMS

5、320F28335浮点型数字信号处理器作为核心，借助CCS4．1以及伺服电机进行实验验证，对PMSM磁场定向控制调速系统进行研究与实现。仿真结果表明，在引入标幺化之后，系统的响应精度提高；负载观测器的设计确保了系统对外界扰动的不敏感性：PID控制器的改进使系统响应速度加快，超调量减小；实验结果也证明了所设计控制方法具有良好的控制性能。【关键词】伺服系统磁场定向控制负载观测器专家PID永磁同步电机基于先进PID的高性能伺服控制方法研究与实现Withthedevelopmentofcomputertechnologyandcontro

6、ltheory,numericalcontrolsystemsarewidelyusedinCNCmachinetools，roboticsandotherfields．TheservosystemwhoseperformancedirectlyaffectsthecontroleffectoftheentireequipmentisanimportantpartoftheNCsystem．Now,JapanandSomecountriesinEuropeandtheUnitedStatesholdthecoreoftheserv

7、otechnology,andtheyareblockedinChina'stechnology．Therefore，itisofimportancetodevelop谢thhigh-performanceSerVOsystemtechnologieswithindependentintellectualpropertyrights．TheservosystemapplicationsofCNCsystemfieldisasbackgroundinthepaper．Weneedcarryontheresearchoftheserv

8、ocontrolmethods．Astheexecutingagencyofservosystem，itisveryimportanttoownhighercontrolaccuracy,strongercapacityofresistingdis