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数字式直流伺服系统的研究与设计

作　者: 赖九才
导　师: 张东来；熊世辉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 直流伺服参数辨识比例积分微分控制加速度反馈
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

直流电机应用广泛,对于直流电动机的伺服控制研究比较成熟,本课题的研究目的在于通过对电机参数的辨识来设计直流伺服系统的控制器,使直流伺服驱动器的调试变得简单。本文利用最小二乘法实现对直流电动机的参数进行辨识,进行了PID控制器设计,通过实验验证了参数辨识算法和PID控制算法的可行性和实用性。本文主要的研究内容包括以下几个方面:(1)根据直流伺服控制系统的要求设计的基于DSP的数字控制平台,进行了硬件方案的设计,控制算法的软件设计。设计了基于LabVIEW平台的串行通讯软件。(2)采用最小二乘法实现了对直流电动机的电感、电阻、阻尼系数、转动惯量等参数的测量,通过仿真和实验验证了算法的可行性和实用性,为PID控制器的设计提供了依据。(3)利用最小二乘辨识算法得到的电机参数,设计电流环PI控制器和位置环PID控制器。实现了直流电动机的伺服控制,使伺服系统在匀速运动时的动态位置跟踪精度达到了±0.18,匀速时速度跟踪的纹波为±4 r/min,伺服系统的性能达到了预期的要求。(4)为了提高伺服系统对扰动的抑制能力,在PID控制的基础上增加Luenberger观测器来观测加速度,进行加速度反馈。通过仿真分析,表明增加加速度反馈可以显著提高系统对负载扰动的抑制能力。本文的系统的仿真和实验表明最小二乘法可以有效地测量直流电机参数,在此基础上设计的PID控制器能够实现伺服的高精度控制。参数辨识与PID控制相结合可以方便、有效地实现直流电动机的伺服控制。

数字式直流伺服系统的研究与设计

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