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交流伺服系统分数阶控制器设计

作　者: 桑海
导　师: 赵志诚
学　校: 太原科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 交流伺服系统分数阶控制器 PIλDμ控制器内模控制单神经元
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
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内容摘要

科学技术的快速发展，推动了交流伺服系统在工业生产领域的广泛应用，人们对于交流伺服系统控制性能的要求也不断提高，传统PID结构简单、易于实现，但是在系统参数变化以及外干扰存在时鲁棒性不够理想。近年来，得益于计算机技术的飞速发展，分数阶算子的数字实现成为可能，有关分数阶控制器的应用问题也得到了广泛的关注。本文以提高交流伺服系统控制性能为目标，研究了分数阶控制器在交流伺服系统中的应用。首先，针对交流伺服系统，提出了一种分数阶PIλDμ控制器设计与整定方法。采用整数阶PID控制器参数整定规则确定PIλDμ控制器的比例、积分和微分作用系数，根据系统相角稳定裕量的定义确定控制器的微积分阶次，在求解过程中，采用了一种图解方法，克服了非线性方程求解困难的不足。仿真结果表明，所提方法简单有效，相对于传统整数阶PID控制器，可使系统获得更好的控制性能。其次，针对交流伺服系统，提出了一种分数阶内模控制器设计与整定方法。根据内模控制原理，引入分数阶滤波器替代整数阶滤波器，推导出了一种分数阶内模控制器，该控制器仅包含两个可调参数，有效克服了分数阶PIλDμ控制器待整定参数较多的缺陷，并基于系统时域性能指标选择主导极点，给出了控制器参数的解析整定方法，避免了参数选择的盲目性。仿真结果表明，所提方法不仅有效地克服了分数阶控制器待整定参数较多的问题，而且还可以有效地提升交流伺服系统的控制品质。再次，针对交流伺服系统，提出了一种单神经元自适应分数阶PDμ控制器的设计方法。选择了三个单神经元分别对分数阶PDμ控制器的三个参数进行在线自适应整定，控制器的三个参数可以根据系统偏差实时调整。仿真结果表明，本方法有效的提高了交流伺服系统的控制特性。最后，对本文提出的三种方法的优势及不足进行总结，为今后的工作指明了方向。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题研究的目的及意义  10
  1.2 交流伺服系统研究现状  10-12
  1.3 分数阶控制理论研究现状  12-14
  1.4 本文主要内容  14-16
第二章分数阶控制理论及交流伺服系统数学模型  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 分数阶控制理论  16-20
    2.2.1 分数阶微积分定义  16-17
    2.2.2 分数阶微积分的性质  17
    2.2.3 分数阶微积分的 Laplace 变换  17-18
    2.2.4 分数阶微积分的实现  18-20
  2.3 交流伺服系统的数学模型  20-25
    2.3.1 永磁同步电机的数学模型  20-22
    2.3.2 永磁同步电机的矢量控制  22-23
    2.3.3 交流伺服系统的模型  23-25
  2.4 本章小节  25-26
第三章交流伺服系统的一种 PIλDμ控制器设计  26-34
  3.1 引言  26
  3.2 分数阶 PIλDμ控制器  26-28
  3.3 交流伺服系统分数阶 PIλDμ控制器设计  28-30
  3.4 仿真研究与分析  30-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章交流伺服系统分数阶内模控制器设计  34-44
  4.1 引言  34
  4.2 内模控制理论  34-37
    4.2.1 内模控制的基本原理  34-35
    4.2.2 内模控制的性质  35-36
    4.2.3 内模控制器的设计  36-37
  4.3 交流伺服系统的分数阶内模控制器设计  37-40
  4.4 仿真研究与分析  40-43
  4.5 本章小节  43-44
第五章交流伺服系统单神经元自适应 PDμ控制器设计  44-54
  5.1 引言  44
  5.2 单神经元自适应算法  44-46
    5.2.1 单神经元基本结构及学习规则  44-45
    5.2.2 单神经元自适应算法  45-46
  5.3 交流伺服系统单神经元自适应 PDμ控制器设计  46-48
  5.4 仿真研究与分析  48-53
  5.5 本章小节  53-54
结论  54-56
参考文献  56-62
致谢  62-64
攻读学位期间发表的学术论文目录  64-65

交流伺服系统分数阶控制器设计

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