交流伺服系统参数整定方法及抗负载扰动观测研究

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1、学号S11021024密级公开学校代号10532分类号TP391硕士学位论文交流伺服系统参数整定方法及抗负载扰动观测研究学位申请人姓名肖博培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称王文格教授学科专业一机械工程研究方向论文提交日期学校代号:10532学号：S11021024密级：公开湖南大学硕士学位论文交流伺服系统参数整定方法及负载扰动观测研究学位申请人姓名：肖博导师姓名及职称：王文格教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2014年5月27口论文答辩日期：2014年5月30口ResearchonACS

2、ervoSystemofTuningStrategyofControlParametersandExternalLoadTorqueObserverDesignandCompensationbyXIAOBoB.E.(HunanUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunan

3、UniversitySupervisorProfessorWANGWengeMay,2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做岀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后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交

4、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在—年解密后适用本授权书。2、不保密Vn0（请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：年月H导师签名：日期：年月日以永磁同步电机为执行元件的交流伺服系统具有重量轻、体积小、效率高、功率密度大以及功率因素高等优点，被广泛的应用于各种工业化自动领域。交流伺服系统的控制性能与系统的控制方式密切相关，目前三环结构的PID控制方式仍然是

5、交流伺服系统中应用最为广泛的控制方式。为了使系统具有优良的控制性能，必须对其三环的控制参数进行充分整定。而人工手动整定过程异常的繁琐，且整定的效果与技术人员个人所具备的专业密切相关。其次，除了控制策略的影响，各种不确定性因素也会影响交流伺服系统的性能，其中负载转矩的变化对其性能的影响最大。木文针对负载转矩扰动对交流伺服系统的影响提出了一套基于高阶最优化模型控制理论的控制参数整定方法，并提出了一种基于降维观测器的转矩扰动补偿方法。首先，分析了永磁同步电动机的数学模型，为了简化其数学模型，对屯机参数变量之间的关系进行坐标变换；

6、介绍了永磁同步电机的电压空间矢量脉宽调制原理以及实现方法，并在此理论基础上建立了三环交流伺服控制系统仿真模型。其次，对交流伺服系统各组成环节进行分析并得到各环节的传递函数，根据交流伺服系统的控制过程及结构，分别建立了三环的控制模型，根据建立的控制模型以及各控制环不同的性能要求，分别对三环的控制参数进行整定，使系统获得优良的控制性能。然后，根据交流伺服系统的数学模型以及状态观测器理论，分别设计了全维和降维负载转矩观测器。在此基础上对降维观测器的反馈常数矩阵进行改进，提出了高阶滑模降维观测器的设计方法，并建立了其仿真模型，通过

7、仿真对三种观测器进行比较，其结果表明高阶滑模降维负载观测器的设计结构简单，需要调节的参数少，估算更为精确。提出了基于高阶滑模降维负载转矩观测器的转矩扰动补偿方法，仿真结果表明此补偿方法使交流伺服系统具有了较强的抗负载扰动能力。最后，通过实验对上述的参数整定方法以及负载转矩观测补偿方法进行验证，实验结果表明，进行控制参数整定后的交流伺服系统具有良好的鲁棒性；高阶滑模降维观测器对负载转矩的变化能做出快速、准确的响应，基于观测器的转矩扰动补偿方法很好的抑制负载转矩的扰动，提高了交流伺服系统的抗扰动性能。关键词：交流伺服系统；永磁

8、同步电机；矢量控制；参数整定；负载转矩观测器AbstractACservohasmanyadvantagessuchaslowernoises,highercredibility,moremomentexporting,higherefficiencyandsmallerweight.Soithasbe