于跃[1]（2021）在《高分辨遥感卫星单框架控制力矩陀螺伺服控制技术研究》文中指出高分辨遥感卫星广泛应用于环境监测、农业生产、地理绘制、气象预测、资源勘探和现代化军事等领域。通过提高遥感卫星姿态控制系统的敏捷性,实现遥感卫星在同一轨道周期内对同一目标完成多次推扫成像任务和缩短重访周期,进而保证高分辨遥感卫星稳定并快速的获取高质量的图像,一直是高分辨遥感卫星的研究重点之一。遥感卫星姿态控制敏捷性的提升依赖于能够稳定输出大力矩的姿态控制部件。与传统的卫星姿态控制部件如喷气部件、飞轮和双框架控制力矩陀螺相比,单框架控制力矩陀螺具有输出力矩大、重量轻、功耗低、清洁无污染、无框架锁定和机动能力强的优点。由于单框架控制力矩陀螺的输出力矩为框架角速度矢量和飞轮角动量矢量的乘积,且飞轮输出的角动量为常值。所以,单框架控制力矩陀螺输出力矩的精度完全取决于框架伺服系统控制精度,研究单框架控制力矩陀螺框架伺服系统精度对于提高输出力矩精度,从而提高卫星姿态控制精度具有重要意义。本文以长光卫星技术有限公司“控制力矩陀螺”和“青年人才托举工程”项目为依托,针对高分辨率光学遥感卫星中使用的单框架控制力矩陀螺框架伺服系统进行设计和研究。本文从电机控制、传感器精度、系统模型以及控制算法等几个方面开展研究,来提高框架伺服系统控制精度,这对于指导控制力矩陀螺系统设计、保证系统精度具有重要的意义。主要的研究工作分为以下四个方面:（1）对框架伺服系统电机模型及控制方法进行研究。首先,根据单框架控制力矩陀螺框架伺服系统要求进行电机的选型,对该电机结构和特点进行了介绍,并推导了包括电压方程、转矩方程、磁链方程和运动方程在内的数学模型。其次,对永磁同步电机空间矢量控制的坐标变换方法以及基于矢量控制策略进行脉宽调制的原理进行了介绍。最后,在Matlab/Simulink中搭建基于PI算法的框架伺服系统的仿真模型,跟踪速度的阶跃信号和正弦信号,并根据速度和电流的响应信号证明了矢量控制策略的有效性。（2）对框架伺服系统位置传感器精度进行研究。从提高SGCMG伺服系统中角位置传感器圆光栅的精度入手,提出使用单读数头加补偿算法的软件补偿方法来代替使用双读数头硬件补偿算法消除偏心误差。首先,对单框架控制力矩陀螺系统输出力矩原理进行分析,分析结果表明圆光栅传感器的测量精度会影响单框架控制力矩陀螺的输出力矩精度。其次,对圆光栅测量角度误差来源进行分析,并对安装误差中的倾斜误差和偏心误差进行理论模型推导,并开展了圆光栅标定实验,根据实验获得的误差数据和误差几何模型综合分析得到补偿模型。最后,应用软件补偿算法对单读数头采集到的角度数据进行补偿,可以将测量误差从311.18″提高到6.23″。通过对比表明,采用软件补偿后圆光栅采集精度可以达到使用双读数头硬件补偿精度。（3）通过系统辨识的方法得到框架伺服系统模型。首先,将单框架控制力矩陀螺框架伺服系统等价为二质量块模型并推导出系统传递函数的数学模型,同时提出机械谐振频率的抑制方法,并对正交相关分析法的数学模型进行介绍和分析。其次,开展系统模型辨识研究,对单框架控制力矩陀螺输入正弦扫频电流信号激励,同步记录输出的速度信号,采用正交相关分析法得到系统的幅频特性和相频特性,通过对频率特性的拟合获得系统的传递函数。最后,将拟合得到的传递函数的频率特性曲线与实验得到的频率特性曲线进行了对比,来验证辨识算法的有效性和正确性。（4）提出框架伺服系统控制算法并进行仿真和实验来验证其有效性。首先,针对伺服系统存在非理想和非线性的干扰所导致系统跟踪性能降低的问题,提出抗干扰能力强和收敛速度快的快速终端滑模控制策略,设计新型趋近律减弱滑模控制固有的抖振问题。其次,提出了神经网络自适应PID控制策略,该控制策略具有在占用尽可能少的软硬件资源的条件下使单框架控制力矩陀螺具有在轨调参功能。最后,进行软硬件设计并搭建实验平台,采用上述提出的算法进行仿真和实验,对算法的控制精度和动态精度进行验证。
路赛利[2]（2021）在《复杂型面透波构件IPD测量装备控制系统研究》文中研究指明航空航天、电子信息以及国防工业等领域的高端装备中,存在一类具有特定电磁性能的透波构件。此类构件可以保证雷达天线的通讯、制导等正常工作,一般具有复杂的廓形。插入相位移（insert phase delay,IPD）是评价复杂型面透波构件生产是否满足要求的综合评判指标之一,现阶段主要受限于材料成型和加工工艺水平,多采用修磨的方式调整几何厚度来修正补偿构件IPD误差。一方面,透波构件IPD逐点精密测量可以筛选出合格产品;另一方面,也是为机械补偿方式确定厚度调整量分布的有效手段之一。本文设计开发了一种大型复杂型面透波构件IPD测量装备的控制系统,并对测量过程中的多轴协调轮廓控制问题开展了研究。首先,针对测量装备和工件的特殊性以及测量过程中所满足的特定条件,采用基于“IPC+GALIL控制器”的双CPU数控系统,规划测量装备硬件系统的总体结构,进行控制系统主要电路搭建及伺服系统的设计与选型。此外,基于模块化设计理念,开发测量装备调整与校准主界面和微波系统程控界面,并编写下位机运动程序和底层PLC程序。最终构建完成测量装备控制系统的软、硬件平台。然后,针对测量过程中多轴伺服系统动态特性不匹配、轴间耦合带来的轮廓误差问题,在分析系统轮廓误差的基础上,将非线性PID控制器应用于单轴位置控制和交叉耦合控制。对于任意轮廓曲线,非线性PID交叉耦合轮廓控制在加快伺服轴动态响应提高单轴跟踪精度的同时,实时估计轮廓误差后进行动态增益补偿至各轴,实现轴间信息共享减小系统轮廓误差,提高IPD测量精度。利用X-Y平台进行验证,实验结果表明:与变增益交叉耦合控制相比,非线性PID交叉耦合轮廓控制在轮廓误差的均方根值、最大值和平均值三方面分别减少了30.77%、32.65%和30.43%,有效加快了伺服轴动态响应,提高了系统的轮廓精度。最后,对测量装备控制系统进行软、硬件调试。为满足控制系统的技术指标和动静态性能要求,并对各轴伺服电机的PID参数和速度/加速度前馈参数进行整定。为提高系统的定位精度,利用激光干涉仪检测装备各伺服轴的位置误差,设计基于“误差表”的补偿方法,并进行定位误差补偿实验,实验表明:X、Y、Z轴定位精度均小于0.04mm,重复定位精度均小于0.02mm;A轴定位精度小于1′,重复定位精度小于0.6′;C轴定位精度小于2′,重复定位精度小于1.2′;设计的控制系统满足精度设计指标要求。
王迪[3]（2021）在《交流伺服系统位置解码算法及控制策略研究》文中指出工业生产中对于交流伺服系统的控制性能要求日益提高。磁场定向控制作为常用的控制策略,其控制性能与转子位置角的检测精度密切相关。本文对交流伺服系统的旋转变压器位置传感器进行多种方式解码,提高位置解算精度并降低解算延时和硬件成本。本文首先基于TMS320F28379D芯片设计了交流伺服系统磁场定向控制的平台和伺服控制算法,实现了旋转变压器反馈信号的ADC与Sigma-Delta的双路采样方案。其次利用离散傅里叶变换对旋变信号处理得到旋变信号的包络线,完成了转子位置角的开环算法即反正切法解算。此外,对半波傅氏法与1/4波傅氏法进行研究分析,提出了将反正切解算法的位置角刷新率从10k Hz提升至20k Hz和40k Hz的可行性。最后设计了基于锁相环原理的数字R/D转换电路,实现了旋变位置角的闭环软解算。实验测试两种分辨率数字R/D转换电路的解算精度和延时,控制伺服电机在不同转速区间使用不同分辨率解算系统实现全速段的跟踪误差降低。通过提高闭环锁相频率以及误差补偿进一步降低了跟踪误差,实验验证了所提方法的可行性和有效性。
高文强[4]（2021）在《基于改进型ESO的永磁同步电机自抗扰滑模位置伺服控制研究》文中研究表明永磁同步电机具有结构简单、体积小、能量密度高、损耗低、维护简单等特点,在市场中占有了极大比例。在现代高性能伺服控制系统中,为实现高精度的控制效果,将永磁同步电机作为了控制对象。先进伺服电机控制技术和高精密高性能数字信号处理器的应用,在永磁同步电机伺服控制系统占有重要意义。自抗扰控制和滑模控制在永磁同步电机伺服控制系统中取得了良好的控制效果。自抗扰控制在经典PID控制的基础上,有效地解决了系统的非线性和不确定性问题,具有不依赖于被控对象的具体数学模型的优点。而滑模控制中的滑动模态具有不变性,有良好的鲁棒性,这在工程应用中有非常好的实用性。因此将改进型自抗扰控制与滑模控制相结合,融合各自的优点,提高闭环系统的性能,以提高永磁同步电机伺服系统的控制性能。首先,由永磁同步电机的物理结构出发,为了降低永磁同步电机在进行模型分析时的难度,对其进行一定的假设与简化。分析了永磁同步电机在自然坐标系、静止坐标系和旋转坐标系下的三种模型,以及坐标变换的原理。通过对永磁同步电机控制原理的分析,将矢量控制作为永磁同步电机的控制策略。最后分析了空间矢量脉宽调制的原理以及具体实现方法。其次,从对传统PID控制器的分析,引出了自抗扰控制,分别详细分析了各部分的组成和作用。针对自抗扰控制器中的非线性函数存在分段点处不可导的问题,使用反双曲正弦函数构造新型非线性函数,取代原有的非线性函数,使其在原点和分界点附近连续可导,具有更好的连续性和平滑性,并以此设计了改进型ESO,并证明了其收敛性。然后,将改进型自抗扰控制和滑模控制相结合,设计了基于改进型自抗扰滑模控制器的永磁同步电机伺服控制系统,将位置/速度环整合,与电流环组成双环控制器,形成一个整体控制系统来实现对永磁同步电机伺服系统的有效控制。通过在Matlab/Simulink环境下,搭建改进型自抗扰滑模控制器的永磁同步电机控制系统仿真模型,从永磁同步电机伺服系统的三个指标进行仿真模拟验证,即动态性能、跟踪性能和抗扰性能。最后,采用了LINK-RT实时仿真系统的实验平台,实验结果证明了基于改进型自抗扰滑模控制器具有良好的控制性能,使永磁同步电机伺服系统达到了跟踪精度高、定位速度快和抗干扰能力强的控制效果。
王军[5]（2020）在《三片式锚具夹片自动切割系统的设计与研究》文中认为随着我国经济不断提高,基建建设大力发展,预应力锚固体系在桥梁建设、隧道挖掘、矿道建设、抗震救灾等广泛运用,其固定稳定性强、施工简便、效率高等特点,在工程建设的各个领域起着重要的作用。锚固体系是由锚具夹片与锚环配合进行锁紧固定,锚具夹片的质量及可靠性对锚固体系的锁紧性能有着很大的影响,而锚具夹片坯料的等分切割多采用人手工进行分步式等分切割,切割的工步繁杂,加工质量及等分精度无法保障,因此研发一种能够高效率的生产锚具夹片的设备具有较大意义。本设计锚具夹片自动切割系统主要包括机械结构设计及控制系统设计,其中结构设计主要包括对双气缸夹紧及进给系统、三电机切割平台及气动机械手臂上料系统等结构,控制系统设计包括对控制方案的选择、控制程序设计及硬件选型,并选取了工业触摸屏与PLC的联合控制作为控制系统技术方案,实现了锚具夹片坯料的自动快速上料、快速夹紧、匀速进给、多等分切割、自动落料等功能。本文在锚具夹片等分切割的机械结构及控制方案的基础上研究了“三电机切割平台+双气缸夹持进给”的切割方式,结合力学特性对关键部件进行Adams分析,通过对三电机切割平台及夹紧进给系统的动态特性分析,验证了三片式锚具夹片自动切割系统关键装置机械结构设计的合理性,为后期优化改进提供了重要参考依据。通过夹紧及进给实验平台的建立及物理样机的搭建,达到了预期的目标,验证了三片式锚具夹片自动切割系统的设计合理性。图[53]表[4]参[71]
邵蒙[6]（2020）在《基于永磁同步电机的大型望远镜预测跟踪控制技术的研究》文中提出望远镜系统是一种在天文观测、空间通信、空间目标监测等领域均发挥了重要作用的综合型远程观测设备。望远镜的口径直接决定了其远程观测能力,随着望远镜口径的不断增大,伺服系统驱动电机承载的负载也随之增大。一方面,直接驱动方式以其连接刚度高、无齿轮间隙等优点,近年来在大型望远镜中得到了较多的应用。另一方面,较大口径的望远镜系统要求驱动电机提供更大的力矩来带动望远镜负载转动。相比直流有刷电机,交流永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）以其较高的转矩惯量比、更强的可靠性以及优良的低速性能成为望远镜直驱系统驱动电机的首选。近年来,国际上已经有多款建成的或计划在建的大型望远镜系统选择了永磁同步电机直接驱动的传动方式。但是国内对采用永磁同步电机直驱形式的大型望远镜系统的研制工作相对较少,相关技术的研究相对还不够完善。因此,开展采用永磁同步电机直驱形式的望远镜系统的研制工作,并对其伺服系统的关键技术和相关控制策略进行深入研究,具有重要的工程意义。本课题将以中科院长春光机所某地基光电望远镜为依托,对永磁同步电机伺服控制系统进行研究。通过采用预测控制等复合控制策略,在保证跟踪精度的同时,改善望远镜控制系统的动态响应性能,并增强系统的鲁棒性、提高系统的抗扰动能力。为大型望远镜伺服控制系统设计与研发,提供一些思路并积累相关的工程经验。本文的研究内容主要包括以下几方面:首先,完成了永磁同步电机的驱动控制器硬件装置研制,并在此装置基础上完成了基于矢量控制策略的永磁同步电机驱动算法的嵌入式实现,为工程项目提供了硬件平台。采用正弦扫频法对望远镜方位轴转台系统进行频率测试,获得了望远镜方位轴转台系统的频率特性曲线。另一方面,为了获得系统的控制模型,设计了基于滑模参数观测器的机械参数辨识方法,对望远镜方位轴转台系统的主要机械参数—转动惯量进行辨识,该结果可以用于本文设计的预测控制器中。在滑模观测器的设计过程中,通过一定的结构改进,使参数的调整变得简单。然后分析了滑模观测器其自身的低通滤波特性,分析了观测器增益参数对其观测输出效果的影响。通过该方法设计的观测器,十分利于工程在线调整,并且获得了良好的观测效果。为了提升系统动态响应性能和鲁棒性,提出了一种基于广义预测和滑模补偿的鲁棒跟踪控制方法,该方法利用广义预测控制（Generalized predictive control,GPC）策略改善系统动态响应性能。为了克服模型失配、参数摄动等未建模扰动对控制效果的影响,引入了滑模控制补偿结构。该方法可以在不损害预测控制器原有性能的前提下,对由模型失配、参数摄动等系统内部扰动造成的影响有较好的抑制效果。详细介绍了PMSM控制系统各环路控制器的设计思路和实现方法。对望远镜系统预测控制方法实现过程中可能遇到的各类扰动进行总结,分析了各类扰动对传统广义预测控制方法造成的影响。为了克服各类扰动对系统控制性能的影响,提出了基于预测控制和观测器补偿的抗扰动复合控制方法。设计了基于高阶终端滑模观测器（High-order terminal sliding mode observer,HTSMO）的速度预测跟踪控制器和基于扩张状态观测器（Extended state observer,ESO）的位置预测跟踪控制器。该方法通过设计扰动观测器并行于预测控制器的复合控制结构,实现对系统扰动的在线估计和前馈补偿,来抑制系统扰动对控制效果的不利影响。该控制策略可以在保证预测控制器原有良好动态性能的同时,较大程度地增强了系统的抗扰动能力和鲁棒性,并最终提高了系统跟踪精度。仿真和实验证明了该方法的有效性,相比于传统的PI控制方法,系统跟踪0.001°/s位置斜坡信号和正弦信号的跟踪误差RMS值分别降低了46.2%和30.4%。理论分析和实验证明,本文提出的基于鲁棒广义预测控制和观测器补偿的永磁同步电机跟踪控制策略,不仅具有设计简单,易于实现,调试方便等结构优势,同时可以使被控系统具有更快的动态性能和更强的抗扰动能力,使系统的控制性能得到了较为全面的提升。
闵溢龙[7]（2020）在《高精度低耦合刚度大惯量扫描镜控制技术研究》文中研究说明空间光学遥感器在对探测目标进行扫描成像时,为获得高质量的成像数据,内部扫描镜运动控制系统需要具备优异的动态控制精度,能够实现稳定精确的摆动扫描。为满足不断提高的遥感精度指标要求,需要不断提高扫描镜运动控制系统的控制精度。在一般的光机扫描系统中,因光学遥感器光学孔径设计的需要,会设计较大尺寸的扫描镜,使得转动惯量较大。同时为保证扫描镜具有很好的面形精度,驱动电机转子、传动连接轴和扫描镜之间的耦合刚度不能设置太高。这两个因素使得系统运行时传动轴因刚度不足而发生较大的弹性形变,易产生机械谐振。如果简单地通过提高系统控制器的增益来获得更好的控制性能,引起的机械谐振使得扫描镜摆动时更容易失控,整个系统控制性能的提高也将受到限制。在光学遥感器的研制要求中,对高控制性能扫描镜系统的指标要求在不断提高,采用经典控制理论方法设计此类低耦合刚度的大惯量扫描镜控制系统将难以克服机械谐振对系统控制性能的限制。本课题将采用现代控制理论中观测器和状态反馈的设计方法对这类扫描镜控制系统进行优化,抑制系统运行时存在的机械谐振,同时提高系统的控制性能。本文将分别从系统控制对象的分析、优化控制方法的提出、控制系统的设计与仿真、软硬件系统的搭建和控制系统的实验这几个方面逐步进行详细地分析和讨论。首先,对系统中的低耦合刚度大惯量扫描镜控制对象进行分析,建立对应的控制模型。通过仿真分析系统运行时产生机械谐振和机械谐振对系统控制性能限制的原因。分析大惯量负载对存在机械谐振的控制系统性能的影响。根据调研情况和实际系统结构,提出了借助电流和位置反馈信号,采用现代控制理论设计加速度观测器的方法。将观测得到的加速度反馈到系统电流环前端构成反馈回路,从而提高系统的截止频率,同时降低系统中机械谐振峰值,达到抑制谐振并提高系统的控制性能的目的。然后,对控制系统结构进行设计。基于电流-速度-位置三闭环的系统控制结构,在电流环和速度环之间加入加速度观测器并引入加速度反馈。分别建立控制系统各环路的离散控制模型并对建立的模型进行仿真。仿真得到系统中各个环路的指令响应、开环bode图、闭环bode图和干扰响应bode图。对于电流环,闭环控制带宽可以达到1k Hz,具有良好的抗干扰能力。速度环和位置环则分析了加入加速度观测器前后系统环路控制性能的变化情况。在稳定裕度保持不变的前提下:对于速度环,加入加速度观测器前带宽为28.85Hz,加入后带宽提高到65.23Hz;对于位置环,加入加速度观测器前带宽为25.41Hz,加入后带宽提高到60.75Hz。在系统仿真方面说明提出的优化方法可以提高系统的控制性能。接着,设计并搭建系统的软硬件扫描控制器。采用以DSP+FPGA（DSP作为主控器进行控制算法的运算和控制信号的输出,FPGA作为协处理器对数据信号进行传输和处理）为主体的控制架构,搭建扫描控制器的各部分外围硬件电路,并编写硬件电路对应的软件程序。设计的扫描控制器系统包括反馈数据采集与传输模块,电机驱动模块,控制算法运算模块和上位机控制终端模块等部分。最后,将搭建好的扫描控制器与低耦合刚度一维大惯量扫描机构匹配,进行低速摆动扫描实验,测试系统的控制性能。实验中分别测试了控制系统的电流环指令响应和误差,还测试和对比了加入加速度观测器优化前后的速度环、位置环的指令响应和误差。系统的电流环可以快速响应电流指令,实际带宽能达到约900Hz。系统的速度环可以快速跟踪速度指令,在匀速段跟踪误差的均方根从原来的1.37×10-3 rad/s下降为0.55×10-3 rad/s,动态控制精度提高约60%。系统的位置环同样可以快速高精度地跟踪位置指令,在匀速段跟踪误差的均方根从原来的1.062×10-5 rad下降为0.407×10-5 rad,匀速段的位置动态控制精度提高约62%。通过对系统的频率测试可知,优化后系统在机械谐振频率处的振幅下降,谐振得到一定地抑制。系统的仿真结果与实测结果保持了较好的一致性。通过以上几个方面的研究工作,本文提出并论证了基于现代控制理论设计加速度观测器并将观测得到的加速度进行反馈建立负反馈环路的方法,能够有效地抑制低耦合刚度的大惯量扫描镜系统运行时易产生的机械谐振,提高系统的控制带宽和动态控制精度。并且该方法易工程实现,参数调试也很方便。
刘漓[8]（2020）在《二维转台设计和伺服特性研究》文中研究表明现如今,二维转台广泛应用在航天航空和空间探索领域,精密化、轻量化、小型化、负载大的二维转台需求较大,人们对二维转台温度特性、结构特性、控制特性的研究进行了深入研究。本文中研制的二维转台可以实现绕Z轴和Y轴的旋转运动,采用伺服电机进行运动控制,能够在负载较重的情况下提高对电机位置和速度的控制精度。论文的主要研究工作如下:（1）采用CREO软件建立了二维转台的三维模型。结合了现代增材制造技术与传统的加工方法,制造转台零部件,并装配出物理样机。该二维转台主轴可以绕Y轴旋转180°、绕Z轴旋转360度,转角精度可达0.1°。（2）基于多体系统运动学理论,建立二维转台系统拓扑结构并分析各个体之间的理想特征矩阵。利用虚拟样机软件ADAMS模拟转台旋转和俯仰时的运动状态对其进行动力学分析,得出了一定承重环境下,转台的转速和加速度变化。对转台的关键零部件进行选型,并对传动的齿轮和花键轴进行了理论计算和ANSYS环境下的应力应变分析,得到零件在运动过程中的变形受力情况,进而优化二维转台的机械结构。（3）基于控制系统参数整定方法,对二维转台的控制参数通过经验法整定,结合经验数据,设置较合理的参数,得到较好的控制特性。使得系统更加稳定,控制精度更高。在Lu Gre摩擦模型的基础上,使用PID对二维转台系统进行控制,结合MATLAB软件,研究二维转台在有无运动摩擦的情况下位置和速度跟踪曲线。同时,对其伺服运动特性进行研究。（4）设计了基于速度环和位置环的双环控制系统的二维转台伺服系统,并绘制出了二维转台的控制电路。在上位机软件中设置PID参数后,对二维转台进行高精度的闭环控制。
尉响[9]（2020）在《电动静液作动器双变量控制算法研究》文中研究指明电液伺服控制技术作为液压技术中的重要组成部分,是机电液一体化技术的典型代表,兼具了液压系统和机电系统的诸多优点,逐渐成为现代高新技术产业中的一项重要支撑技术。电动静液作动器作为电液伺服控制技术的代表性产物,获得国内外众多科研学者的重视,并广泛应用于工程实践中。本文针对电动静液作动器在双变量即变转速变排量的工作模式下的控制算法进行了研究。首先,建立电动静液作动器的数学模型。基于双变量电动静液作动器的工作原理和位置控制实现方案,将系统分为永磁交流同步电机调速子系统、轴向柱塞泵变量调节子系统和液压缸执行子系统。对这三个子系统的工作原理进行分析,建立其数学模型,为进一步研究电动静液作动器的双变量控制算法奠定了良好的基础和条件。其次,对电动静液作动器双变量控制算法进行研究,设计复合控制算法实现系统位置控制。分析系统工作特点,由系统的负载功率给定电机不同的转速设定值,系统的位置误差给定变量泵不同的排量设定值,实现对转速和排量这两个控制变量的解耦控制。系统工作时,对电机的转速控制采用PID控制,液压缸位置控制采用全局快速终端滑模控制,并在MATLAB/Simulink中对系统的响应特性进行了仿真分析。仿真结果表明:设计的这种PID控制与滑模变结构控制相结合的复合控制算法,能使系统获得更佳的动态性能。此外,通过AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真对系统分析,在AMESim中搭建电动静液作动器的机械和液压系统的模型,在MATLAB/Simulink中搭建系统的永磁同步电机、伺服变量机构及控制器的模型,对本文所设计的复合控制算法的控制效果进一步验证。最后,设计搭建电动静液作动器实验平台,开发实验控制软件,实验结果验证了本文设计的电动静液作动器双变量控制算法的有效性,能够达到对系统位置控制的高精度、快速响应和良好鲁棒性的要求。
周丹[10]（2020）在《永磁同步电机转速波动抑制与位置跟踪算法研究》文中指出永磁同步电机因其功率因数高、发热少、结构简单,已被广泛应用于交流伺服系统中。然而在永磁同步电机交流调速系统中,磁链谐波、电流检测误差、死区效应、齿槽转矩等因素将导致电机稳态转速产生波动,并且由于负载转矩、摩擦转矩、模型不确定性的存在,运动控制系统难以实现精准控制。本文针对抑制永磁同步电机稳态转速波动的方法和基于永磁同步电机的双轴运动控制系统的位置跟踪算法展开研究。本文在建立永磁同步电机矢量控制模型的基础上,首先对引起电机稳态转速波动的原因进行分析,将抑制稳态转速波动的问题转化为消除周期性干扰的问题,分别设计了基于内模原理和GPIO的复合控制器以及基于内模GPIO的控制策略。基于内模原理和GPIO的复合控制策略中将内模控制器与转速环的比例控制器相并联以抑制系统中的周期性干扰,同时GPIO可以估计非周期性干扰并在控制器中加以补偿,使系统具有良好的抗干扰性能。基于内模GPIO的控制策略将内模原理和GPIO相结合设计了一种新型的观测器,可同时观测周期性干扰和非周期性干扰。仿真和实验结果表明两种方案对抑制电机稳态转速波动均具有良好效果。在基于永磁同步电机的双轴运动控制系统中,传统的三环级联PI控制方法已无法满足高性能高精度的控制要求。本文对两轴电机均设计了基于滑模控制和扩张状态观测器的复合控制器,提高了系统的抗干扰性能和跟踪精度。为进一步提高双轴运动控制系统的轮廓精度,本文将两轴的跟踪误差通过坐标变换转化为轮廓误差和切向误差,设计了基于滑模控制和扩张状态观测器的轮廓控制器。该方案针对系统轮廓误差和切向误差设计滑模控制算法,并采用扩张状态观测器对两轴的集总干扰进行观测以保证系统的抗干扰性能。仿真结果表明,通过对轮廓误差的直接控制,该方案在不损失跟踪精度的前提下有效减少了系统的轮廓误差。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 SGCMG系统的研究现状 |
| 1.2.1 SGCMG系统概述及发展 |
| 1.2.2 位置传感器误差补偿研究现状 |
| 1.2.2.1 圆光栅编码器测角误差来源 |
| 1.2.2.2 硬件补偿方法 |
| 1.2.2.3 软件补偿方法 |
| 1.2.3 伺服控制策略研究现状 |
| 1.2.3.1 PI控制策略 |
| 1.2.3.2 自抗扰控制策略 |
| 1.2.3.3 预测控制策略 |
| 1.2.3.4 滑模控制策略 |
| 1.2.3.5 神经网络控制策略 |
| 1.3 本文的研究内容和组织结构 |
| 第2章 SGCMG框架电机建模及控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 框架电机选型及指标 |
| 2.3 永磁同步电机的数学建模 |
| 2.3.1 坐标系建立方法 |
| 2.3.1.1 Clark变换 |
| 2.3.1.2 Park变换 |
| 2.3.2 数学建模 |
| 2.4 永磁同步电机的矢量控制策略 |
| 2.5 矢量控制仿真分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 位置传感器误差补偿 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 圆光栅工作原理及误差 |
| 3.2.1 圆光栅工作原理 |
| 3.2.2 圆光栅误差来源 |
| 3.2.3 安装误差模型 |
| 3.2.3.1 倾斜误差建模 |
| 3.2.3.2 偏心误差建模 |
| 3.3 圆光栅误差补偿方法 |
| 3.3.1 硬件补偿 |
| 3.3.2 软件补偿 |
| 3.4 圆光栅标定与补偿实验 |
| 3.4.1 标定实验设计 |
| 3.4.2 补偿流程 |
| 3.5 圆光栅补偿结果与仿真分析 |
| 3.5.1 补偿结果分析 |
| 3.5.2 SGCMG伺服系统仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 SGCMG框架伺服系统辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SGCMG框架伺服系统控制模型和机械谐振的研究 |
| 4.2.1 SGCMG框架伺服控制模型 |
| 4.2.2 机械谐振频率抑制 |
| 4.3 SGCMG框架伺服系统特性辨识 |
| 4.3.1 辨识方法 |
| 4.3.2 辨识实验 |
| 4.4 SGCMG框架伺服系统频率特性辨识结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 SGCMG框架伺服系统控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统伺服控制策略介绍 |
| 5.2.1 电流环控制 |
| 5.2.2 速度环控制 |
| 5.2.3 位置环控制 |
| 5.3 滑模控制 |
| 5.3.1 滑模控制基本理论 |
| 5.3.2 快速终端滑模控制 |
| 5.3.3 抖振问题及抑制方法 |
| 5.3.4 新型趋近律设计 |
| 5.4 基于神经网络的自适应控制 |
| 5.4.1 神经网络基本理论 |
| 5.4.2 神经网络自适应PID控制 |
| 5.5 控制器设计及仿真对比 |
| 5.5.1 控制器设计 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 SGCMG框架伺服系统研制与实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SGCMG框架伺服系统的硬件设计 |
| 6.2.1 电源模块设计 |
| 6.2.2 控制模块设计 |
| 6.2.3 驱动模块设计 |
| 6.2.4 ADC采集模块设计 |
| 6.2.4.1 电流采集 |
| 6.2.4.2 母线电压和温度采集 |
| 6.2.5 通信模块设计 |
| 6.2.5.1 CAN通信 |
| 6.2.6 RS422 通信 |
| 6.3 SGCMG框架伺服系统的软件设计 |
| 6.3.1 主控制器软件设计 |
| 6.3.2 从控制器软件设计 |
| 6.4 SGCMG框架伺服系统实验 |
| 6.4.1 电流环实验结果 |
| 6.4.2 速度环实验结果 |
| 6.4.2.1 阶跃跟踪响应实验 |
| 6.4.2.2 正弦跟踪响应实验 |
| 6.4.2.3 实验结论 |
| 6.4.3 位置环实验结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 开放式数控系统研究现状 |
| 1.2.2 轮廓控制技术研究现状 |
| 1.2.3 研究现状分析 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 IPD测量装备硬件系统结构设计 |
| 2.1 IPD测量方法和装备机械结构 |
| 2.1.1 IPD测量方法 |
| 2.1.2 测量装备机械结构 |
| 2.2 控制系统整体方案 |
| 2.2.1 双CPU开放式数控系统 |
| 2.2.2 控制系统总体结构设计 |
| 2.3 伺服系统设计 |
| 2.3.1 伺服系统结构设计 |
| 2.3.2 伺服系统电机选型 |
| 2.3.3 伺服系统的连接 |
| 2.4 控制系统主要电路设计 |
| 2.4.1 系统主回路设计 |
| 2.4.2 系统控制回路设计 |
| 2.4.3 摇杆模式电路设计 |
| 2.4.4 输入输出控制信号电路设计 |
| 2.4.5 电气控制柜线路设计 |
| 2.5 电磁兼容和安全保护设计 |
| 2.5.1 电磁兼容设计 |
| 2.5.2 安全保护设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 IPD测量装备软件系统开发 |
| 3.1 测量装备软件系统总体开发思想 |
| 3.2 系统管理软件初步设计 |
| 3.2.1 上位机软件开发概述 |
| 3.2.2 机床调整与校准程序设计 |
| 3.2.3 微波系统控制程序设计 |
| 3.3 调试运动程序开发 |
| 3.3.1 伺服轴定位运动 |
| 3.3.2 多轴插补运动 |
| 3.4 PLC程序开发 |
| 3.4.1 PLC模块化设计 |
| 3.4.2 主要PLC程序实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 伺服系统轮廓控制器设计 |
| 4.1 轮廓误差模型 |
| 4.1.1 轮廓误差建模 |
| 4.1.2 轮廓误差的计算方法 |
| 4.2 交叉耦合轮廓控制器设计 |
| 4.2.1 非线性PID控制器 |
| 4.2.2 非线性PID交叉耦合轮廓控制器 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.3.1 单轴对比仿真实验与分析 |
| 4.3.2 非线性PID交叉耦合轮廓控制器仿真实验与分析 |
| 4.4 轮廓控制实验 |
| 4.4.1 实验平台介绍 |
| 4.4.2 轮廓控制实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 IPD测量装备控制系统调试与误差补偿 |
| 5.1 控制系统的调试 |
| 5.1.1 电路连线调试 |
| 5.1.2 伺服系统调试 |
| 5.1.3 限位及回零调试 |
| 5.1.4 控制面板调试 |
| 5.2 控制系统参数整定 |
| 5.2.1 GALIL的伺服控制算法 |
| 5.2.2 PID参数整定 |
| 5.2.3 前馈环节参数整定 |
| 5.3 控制系统定位误差补偿 |
| 5.3.1 误差来源分析 |
| 5.3.2 定位误差补偿原理 |
| 5.3.3 系统定位精度实验及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 测量装备控制系统部分程序 |
| 附录 B 测量装备控制系统调试现场照片 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 位置传感器研究现状 |
| 1.3 位置解算系统研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 交流伺服系统控制平台 |
| 2.1 实验硬件平台简介 |
| 2.1.1 TMS320F28379D |
| 2.1.2 功率控制板 |
| 2.1.3 交流伺服电机 |
| 2.1.4 功率驱动板 |
| 2.1.5 位置检测模块 |
| 2.2 实验软件平台简介 |
| 2.2.1 控制策略 |
| 2.2.2 算法流程 |
| 2.3 小结 |
| 3 旋转变压器位置开环解算系统 |
| 3.1 旋转变压器工作原理 |
| 3.2 Sigma-Delta(Σ-Δ)采样 |
| 3.2.1 采样硬件电路 |
| 3.2.2 采样原理 |
| 3.3 开环解算系统反正切法 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.4.1 可行性验证 |
| 3.4.2 精度分析 |
| 3.5 低延时反正切算法研究 |
| 3.6 小结 |
| 4 基于锁相环原理的多精度旋变位置闭环解算系统 |
| 4.1 锁相环原理 |
| 4.2 数字R/D转换电路软件设计 |
| 4.2.1 相敏解调算法 |
| 4.2.2 闭环解算系统算法 |
| 4.3 Matlab仿真 |
| 4.3.1 位置信号锁相 |
| 4.3.2 速度信号锁相 |
| 4.3.3 正弦波位置信号锁相 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.4.1 精度对比 |
| 4.4.2 延迟分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 闭环解算系统的精度提升 |
| 5.1 采样频率提升 |
| 5.1.1 CLA模块简介 |
| 5.1.2 数字R/D转换电路算法优化 |
| 5.2 绝对式光电编码器 |
| 5.2.1 MAX485 |
| 5.2.2 测量结果 |
| 5.3 误差补偿 |
| 5.3.1 延时误差 |
| 5.3.2 旋变定转子偏心误差 |
| 5.3.3 气隙磁场畸变补偿 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 伺服系统的发展概况 |
| 1.3 永磁同步电机控制方法的研究现状 |
| 1.3.1 永磁同步电机的控制策略的研究现状 |
| 1.3.2 永磁同步电机的现代控制方法的研究现状 |
| 1.3.3 永磁同步电机的智能控制方法的研究现状 |
| 1.4 自抗扰控制技术的研究现状 |
| 1.5 滑模控制技术的研究现状 |
| 1.6 本文研究内容及章节安排 |
| 第2章 永磁同步电机模型的建立 |
| 2.1 永磁同步电机的结构 |
| 2.2 永磁同步电机的数学模型 |
| 2.2.1 坐标系的定义 |
| 2.2.2 坐标变换 |
| 2.2.3 PMSM数学模型 |
| 2.3 PMSM控制原理 |
| 2.4 SVPWM控制技术 |
| 2.4.1 SVPWM算法的产生原理 |
| 2.4.2 SVPWM算法的实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 改进自抗扰控制理论研究 |
| 3.1 经典PID控制器的分析 |
| 3.1.1 PID控制器的结构及优缺点 |
| 3.2 自抗扰模型分析 |
| 3.2.1 跟踪微分器(TD) |
| 3.2.2 扩张状态观测器(ESO) |
| 3.2.3 非线性误差状态反馈控制律(NLSEF) |
| 3.3 扩张状态观测器的改进 |
| 3.3.1 反双曲正弦函数的引进 |
| 3.3.2 改进型ESO的设计和分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 PMSM的改进型自抗扰滑模控制器的设计 |
| 4.1 电流环ADRC控制器设计 |
| 4.2 位置/速度环改进型ADRC滑模复合伺服控制器设计 |
| 4.3 参数整定 |
| 4.3.1 跟踪微分器参数整定 |
| 4.3.2 非线性误差反馈控制律 |
| 4.3.3 改进型ESO的参数整定 |
| 4.4 系统仿真分析 |
| 4.4.1 跟踪性能分析 |
| 4.4.2 动态性能分析 |
| 4.4.3 抗扰性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 半实物仿真实验 |
| 5.1 半实物仿真技术 |
| 5.1.1 半实物仿真系统分类 |
| 5.2 实验平台简介 |
| 5.3 位置伺服控制实验平台软硬件 |
| 5.3.1 软件构成 |
| 5.3.2 硬件构成 |
| 5.4 开发运行流程 |
| 5.5 实验结果及分析 |
| 5.5.1 负载扰动下的跟踪性能实验 |
| 5.5.2 定位性能任务实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外切割技术的发展 |
| 1.2.1 国外金属切割加工设备的研究现状 |
| 1.2.2 国内锚具夹片切割加工设备的研究现状 |
| 1.3 研究内容及研究意义 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.4 拟采取的技术措施及技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 三片式锚具夹片自动切割系统的技术方案设计 |
| 2.1 三片式锚具夹片自动切割系统的设计要求 |
| 2.1.1 切割系统的技术需求 |
| 2.1.2 切割系统的功能需求 |
| 2.2 机械结构技术方案设计 |
| 2.2.1 双气缸组合式方案的机械结构及工作流程 |
| 2.2.2 单气缸式方案的机械结构及工作流程 |
| 2.3 机械结构技术方案的选择 |
| 2.3.1 方案初步评估 |
| 2.3.2 方案模糊综合评价 |
| 2.4 控制系统总体方案设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 三片式锚具夹片自动切割系统的机械结构设计 |
| 3.1 三电机切割平台的设计 |
| 3.1.1 三电机切割平台的设计要求 |
| 3.1.2 三电机切割平台的结构设计 |
| 3.1.3 切割锯片的选择 |
| 3.1.4 三电机切割平台动力系统设计 |
| 3.2 双气缸组合式夹紧及进给系统的设计 |
| 3.2.1 双气缸组合式夹紧及进给系统的设计要求 |
| 3.2.2 双气缸组合式夹紧及进给系统的结构设计 |
| 3.2.3 双气缸组合式夹紧及进给系统的工作原理 |
| 3.2.4 双气缸组合式夹紧及进给系统的动力计算及电气元件的选型 |
| 3.3 气动机械手臂自动上料系统的设计 |
| 3.3.1 气动机械手臂自动上料系统的设计要求 |
| 3.3.2 气动机械手臂自动上料系统的结构设计 |
| 3.3.3 气动机械手臂自动上料系统的工作原理及工作过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 三片式锚具夹片自动切割系统的控制系统设计 |
| 4.1 控制系统的功能分析 |
| 4.1.1 控制系统的结构设计 |
| 4.2 控制系统的硬件选型 |
| 4.2.1 PLC的选型 |
| 4.2.2 伺服系统的硬件选型 |
| 4.2.3 变频系统的硬件选型 |
| 4.3 控制系统的电路设计 |
| 4.3.1 控制系统电路设计方法 |
| 4.3.2 主电路设计 |
| 4.3.3 伺服系统电路设计 |
| 4.3.4 变频系统电路设计 |
| 4.4 PLC控制程序设计 |
| 4.4.1 自动加工模式程序设计 |
| 4.4.2 手动加工模式程序设计 |
| 4.5 人机交互界面的设计 |
| 4.5.1 人机交互界面的功能需求 |
| 4.5.2 人机交互界面设计 |
| 4.6 气动回路设计 |
| 4.6.1 气动回路设计 |
| 4.6.2 夹紧及进给系统气动回路设计 |
| 4.6.3 上料系统气动回路设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 系统关键结构的动态特性分析及物理样机的建立 |
| 5.1 ADAMS软件介绍 |
| 5.2 虚拟样机的仿真流程 |
| 5.3 三电机切割平台的仿真分析 |
| 5.3.1 三电机切割平台的虚拟样机建立 |
| 5.3.2 三电机切割平台的仿真结果分析 |
| 5.4 夹紧及进给系统的仿真分析 |
| 5.4.1 夹紧及进给系统的虚拟样机建立 |
| 5.4.2 夹紧及进给系统的仿真结果分析 |
| 5.5 三片式锚具夹片自动切割系统的物理样机搭建 |
| 5.5.1 夹紧及进给系统的实验平台搭建及功能验证 |
| 5.5.2 三片式锚具夹片自动切割系统的物理样机搭建及功能验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 望远镜驱动控制系统的研究现状 |
| 1.2.1 望远镜驱动方式发展现状 |
| 1.2.2 望远镜直驱永磁同步电机发展现状 |
| 1.2.3 望远镜系统驱动装置发展现状 |
| 1.3 永磁同步电机控制策略研究现状 |
| 1.3.1 预测控制技术 |
| 1.3.2 滑模控制技术 |
| 1.3.3 自抗扰控制技术 |
| 1.3.4 智能控制技术 |
| 1.4 本文的主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 永磁同步电机控制原理及驱动方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 永磁同步电机的工作原理和特点 |
| 2.3 永磁同步电机数学模型 |
| 2.4 永磁同步电机矢量控制策略原理及实现方法 |
| 2.4.1 矢量控制原理 |
| 2.4.2 矢量控制策略的坐标变换 |
| 2.4.3 空间矢量脉宽调制技术原理及实现方法 |
| 2.5 永磁同步电机矢量控制策略仿真验证 |
| 2.5.1 望远镜驱动控制系统仿真模型 |
| 2.5.2 矢量控制方法仿真结果 |
| 2.6 望远镜驱动控制装置 |
| 2.6.1 望远镜驱动控制装置硬件平台总体框架 |
| 2.6.2 望远镜驱动控制装置实现方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 望远镜方位轴驱动控制系统模型辨识技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 望远镜方位轴的动态分析模型 |
| 3.2.1 望远镜伺服系统的谐振特点分析 |
| 3.2.2 望远镜伺服系统的两惯性模型 |
| 3.3 望远镜方位轴的频域模型辨识方法 |
| 3.3.1 望远镜系统频率特性测试方法 |
| 3.3.2 测试数据处理和结果 |
| 3.4 基于滑模观测器的望远镜方位轴机械参数估计方法 |
| 3.4.1 滑模参数观测器的设计 |
| 3.4.2 基于滑模参数观测器的转动惯量估计方法 |
| 3.4.3 滑模参数观测器滤波特性和增益参数整定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于广义预测控制的永磁同步电机控制方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 望远镜方位轴系统传统控制策略 |
| 4.2.1 望远镜方位轴伺服系统电流环PI控制器设计 |
| 4.2.2 望远镜方位轴伺服系统速度环PI控制器设计 |
| 4.2.3 PI控制器设计的局限性分析 |
| 4.3 基于连续时间模型的广义预测控制理论 |
| 4.4 基于广义预测控制原理的永磁同步电机电流跟踪控制方法研究 |
| 4.5 基于广义预测控制原理的永磁同步电机速度跟踪控制方法研究 |
| 4.5.1 基于广义预测控制原理的PMSM速度环设计 |
| 4.5.2 利用滑模控制补偿结构的鲁棒性设计与稳定性证明 |
| 4.6 基于广义预测控制原理的永磁同步电机位置跟踪控制方法研究 |
| 4.6.1 基于广义预测控制原理的PMSM位置环设计 |
| 4.6.2 利用滑模控制补偿结构的鲁棒性设计与稳定性证明 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于广义预测控制和扰动观测补偿的望远镜抗扰动复合控制方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 望远镜伺服系统扰动因素分析 |
| 5.2.1 内部扰动分析和研究现状 |
| 5.2.2 外部扰动分析和研究现状 |
| 5.3 采用预测控制方法时扰动对永磁同步电机系统控制性能影响分析 |
| 5.4 基于高阶滑模观测器和广义预测控制的永磁同步电机速度控制器设计 |
| 5.5 基于扩张状态观测器和广义预测控制的永磁同步电机位置控制器设计 |
| 5.6 广义预测控制和扰动观测器复合控制策略工程测试和性能分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要完成工作及结论 |
| 6.2 创新性成果 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题引出 |
| 1.3 相关技术研究情况 |
| 1.3.1 大惯量负载空间驱动机构 |
| 1.3.2 机械谐振抑制方法 |
| 1.3.3 加速度获取方法 |
| 1.3.4 扫描镜控制技术 |
| 1.4 课题研究目标 |
| 1.5 课题研究内容和方法 |
| 1.6 论文章节安排 |
| 第2章 控制对象建模分析及加速度观测器方法 |
| 2.1 系统控制对象建模 |
| 2.2 低耦合刚度系统与高耦合刚度系统 |
| 2.3 机械谐振对控制性能的限制 |
| 2.4 大惯量负载对机械谐振的影响 |
| 2.5 加速度反馈抑制谐振的分析 |
| 2.6 加速度观测器的设计 |
| 2.6.1 观测器的结构 |
| 2.6.2 观测器补偿器设计 |
| 2.7 加速度观测器参数调试 |
| 2.8 模型偏差对观测器性能的影响 |
| 2.9 位置传感器分辨率对加速度观测器的影响 |
| 2.10 观测器计算频率对速度环性能的影响 |
| 2.11 本章小结 |
| 第3章 低耦合刚度大惯量扫描镜系统控制器技术路线 |
| 3.1 电机磁场定向控制理论 |
| 3.1.1 A、B、C三相静止坐标系下数学模型 |
| 3.1.2 α、β两相静止坐标系下的数学模型 |
| 3.1.3 d、q两相旋转坐标系下的数学模型 |
| 3.2 空间矢量脉宽调制驱动理论 |
| 3.3 系统电流环设计 |
| 3.3.1 算法设计 |
| 3.3.2 仿真分析 |
| 3.4 系统加速度环设计 |
| 3.4.1 算法设计 |
| 3.4.2 仿真分析 |
| 3.5 系统速度环设计 |
| 3.5.1 算法设计 |
| 3.5.2 仿真分析 |
| 3.6 系统位置环设计 |
| 3.6.1 算法设计 |
| 3.6.2 仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 低耦合刚度大惯量扫描镜系统控制平台设计 |
| 4.1 系统的控制架构设计 |
| 4.2 硬件电路设计 |
| 4.2.1 主控制器电路 |
| 4.2.2 功率驱动电路 |
| 4.2.3 电流反馈电路 |
| 4.2.4 编码器位置反馈电路 |
| 4.2.5 上位机接口电路 |
| 4.3 软件程序设计 |
| 4.3.1 DSP控制算法 |
| 4.3.2 FPGA数据传输程序 |
| 4.3.3 上位机终端设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验测试与结果分析 |
| 5.1 电流控制测试与分析 |
| 5.2 速度控制测试与分析 |
| 5.3 位置控制测试与分析 |
| 5.4 加速度观测器测试与分析 |
| 5.5 系统频率特性测试与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.1.1 研究内容总结 |
| 6.1.2 创新点总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 二维转台研究背景和意义 |
| 1.2 二维转台国内研究现状 |
| 1.3 二维转台国外研究现状 |
| 1.4 伺服控制系统研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 二维转台整体结构分析 |
| 2.1 二维转台拓扑结构 |
| 2.2 二维转台模型的建立 |
| 2.3 ADAMS仿真运动情况 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二维转台关键零部件的设计及性能分析 |
| 3.1 二维转台零部件的选择 |
| 3.1.1 电机的选型 |
| 3.1.2 联轴器的选择 |
| 3.1.3 轴承的选择 |
| 3.1.4 增量式旋转编码器的选择 |
| 3.2 花键齿轮的设计与分析 |
| 3.2.1 花键齿轮参数化建模与传统建模方法 |
| 3.2.2 花键齿轮的设计和演算 |
| 3.2.3 ANSYS Workbench17.0 分析齿轮的应力应变 |
| 3.3 花键轴的设计与分析 |
| 3.3.1 花键轴的设计 |
| 3.3.2 花键轴的分析 |
| 3.3.3 花键轴轴套选择 |
| 3.4 ANSYS Workbench17.0 圆筒结构分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 二维转台伺服控制系统的设计与分析 |
| 4.1 二维转台伺服系统模型 |
| 4.2 伺服系统PID控制 |
| 4.2.1 传递函数的计算 |
| 4.2.2 PID控制算法 |
| 4.2.3 PID参数对系统的影响 |
| 4.2.4 系统控制算法对比 |
| 4.3 系统参数整定方法 |
| 4.4 伺服系统双环或三环闭环控制 |
| 4.5 伺服系统位置和速度跟踪特性研究 |
| 4.5.1 伺服系统Lu Gre摩擦模型PID控制 |
| 4.5.2 有前馈补偿的伺服系统特性 |
| 4.5.3 简化二质量系统有无摩擦干扰的研究 |
| 4.5.4 PD+前馈简化三环伺服控制系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 二维转台伺服控制系统硬件电路设计与实现 |
| 5.1 伺服控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 YS-F4Pro开发板总体设计 |
| 5.1.2 开发板各部分控制电路 |
| 5.1.3 电机和驱动器接线 |
| 5.2 系统控制和驱动方法 |
| 5.2.1 电机的分类及控制方法 |
| 5.2.2 伺服控制系统设计 |
| 5.3 电机位置和速度控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 电动静液作动器国内外研究现状 |
| 1.2.1 电动静液作动器的分类及特点 |
| 1.2.2 电动静液作动器的国外研究现状 |
| 1.2.3 电动静液作动器的国内研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 电动静液作动器数学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电动静液作动器工作原理简介 |
| 2.3 永磁交流同步电机调速子系统模型建立 |
| 2.3.1 永磁交流同步电机控制原理 |
| 2.3.2 永磁交流同步伺服电机建模及简化 |
| 2.4 轴向柱塞泵变量调节子系统模型建立 |
| 2.5 液压缸执行子系统模型建立 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 电动静液作动器控制算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统分析及解耦 |
| 3.3 系统控制算法设计 |
| 3.4 永磁交流同步电机调速系统控制器的设计 |
| 3.4.1 电流内环控制器的设计 |
| 3.4.2 转速外环控制器的设计 |
| 3.5 电动静液作动器位置环控制器设计 |
| 3.5.1 滑模变结构控制原理 |
| 3.5.2 终端滑模控制方法 |
| 3.5.3 全局快速终端滑模控制器设计 |
| 3.5.4 稳定性分析 |
| 3.5.5 有限时间收敛分析 |
| 3.6 电动静液作动器MATLAB仿真分析 |
| 3.6.1 系统整体仿真模型 |
| 3.6.2 系统仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 电动静液作动器的AMESim与 MATLAB联合仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 AMESim与 Matlab联合仿真介绍 |
| 4.3 AMESim仿真模型创建 |
| 4.3.1 多自由度负载模拟系统总体模型的建立 |
| 4.3.2 EHA系统模型参数设置 |
| 4.4 双变量EHA位置伺服系统联合仿真的实现 |
| 4.4.1 联合仿真的设置 |
| 4.4.2 算法验证联合仿真实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 电动静液作动器实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电动静液作动器实验系统硬件组成 |
| 5.3 液压系统和机械平台设计 |
| 5.4 测控系统设计 |
| 5.4.1 测控系统总体结构 |
| 5.4.2 测控系统硬件部分设计 |
| 5.4.3 测控系统软件部分设计 |
| 5.5 电动静液作动器实验结果及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 交流伺服系统控制策略 |
| 1.3 永磁同步电机转速波动抑制策略 |
| 1.4 双轴运动控制系统控制策略 |
| 1.4.1 位置跟踪误差控制策略 |
| 1.4.2 轮廓误差估计方法 |
| 1.4.3 轮廓误差控制策略 |
| 1.5 本文内容安排 |
| 第二章 永磁同步电机数学模型及转速波动原因 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 永磁同步电机数学模型 |
| 2.3 永磁同步电机矢量控制策略 |
| 2.4 永磁同步电机转速波动原因 |
| 2.4.1 齿槽效应 |
| 2.4.2 永磁体磁链谐波 |
| 2.4.3 逆变器死区效应 |
| 2.4.4 电流检测误差 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于内模原理和GPIO的永磁同步电机转速波动抑制方法设计与实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于GPIO的永磁同步电机转速波动抑制方法 |
| 3.2.1 GPIO原理介绍 |
| 3.2.2 基于GPIO的方案设计 |
| 3.2.3 仿真与实验分析 |
| 3.3 基于内模原理和GPIO的永磁同步电机转速波动抑制方法 |
| 3.3.1 内模原理介绍 |
| 3.3.2 基于内模原理和GPIO的方案设计 |
| 3.3.3 系统稳定性分析 |
| 3.3.4 仿真与实验分析 |
| 3.4 基于IMGPIO的永磁同步电机转速波动抑制方法 |
| 3.4.1 基于IMGPIO的方案设计 |
| 3.4.2 系统稳定性分析 |
| 3.4.3 仿真与实验分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于滑模控制和扩张状态观测器的双轴运动控制系统的设计与实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于滑模控制的双轴运动控制系统设计 |
| 4.2.1 滑模控制原理介绍 |
| 4.2.2 基于滑模控制的方案设计 |
| 4.2.3 系统稳定性分析 |
| 4.2.4 仿真及实验分析 |
| 4.3 基于滑模控制和扩张状态观测器的双轴运动控制系统设计 |
| 4.3.1 扩张状态观测器原理介绍 |
| 4.3.2 基于滑模控制和ESO的方案设计 |
| 4.3.3 系统稳定性分析 |
| 4.3.4 仿真及实验分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于滑模控制和扩张状态观测器的轮廓误差控制器的设计与实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于滑模控制和扩张状态观测器的轮廓控制器设计 |
| 5.2.1 轮廓误差估算方法 |
| 5.2.2 基于T-C坐标系的双轴轮廓控制器方案设计 |
| 5.2.3 系统稳定性分析 |
| 5.3 仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的论文与获奖情况 |
