【摘 要】
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在搭建工业机器人永磁同步电机驱动平台的基础上,对工业机器人关节电机进行了建模,并提出解决相应问题的先进控制方法。进行工业机器人电机驱动器软硬件系统设计、电路设计和软件开发,其中电路设计包括功率电路设计、采样电路设计和通讯电路设计,软件设计包括以C语言作为编程语言用于DSP的软件和以VHDL语言作为编程语言用于FPGA的门阵列电路设计。基于时域法辨识得到的工业机器人关节电机整数阶模型,进行永磁同步电
【基金项目】
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2018年国家级人才项目“超精密光机电一体化运动系统精确建模与分析控制研究”,项目编号0214100158； 2019年国家自然科学基金面上项目“多场耦合分数阶建模与校正控制策略”,项目编号51975234；
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在搭建工业机器人永磁同步电机驱动平台的基础上,对工业机器人关节电机进行了建模,并提出解决相应问题的先进控制方法。进行工业机器人电机驱动器软硬件系统设计、电路设计和软件开发,其中电路设计包括功率电路设计、采样电路设计和通讯电路设计,软件设计包括以C语言作为编程语言用于DSP的软件和以VHDL语言作为编程语言用于FPGA的门阵列电路设计。基于时域法辨识得到的工业机器人关节电机整数阶模型,进行永磁同步电机调速系统整数阶PID控制器和分数阶PID控制器设计。实验结果表明采用分数阶PID控制器比采用传统PID控制器的系统有更好的动态响应性能。基于电机整数阶模型,提出一种结合分数阶PID的自抗扰控制器（FO[PD]-ADRC）,并且在此基础上提出系统参数优化方法。实验结果表明采用分数阶自抗扰控制器比采用传统PID控制器的系统有更好的动态响应性能和抗负载扰动性能。为了取得更高精度系统模型,采用频域系统辨识方法,得到更精确的电机分数阶模型。针对电机分数阶模型,在对自抗扰控制中整数阶扩张状态观测器（ESO）研究的基础上,提出一种基于分数阶ESO的自抗扰控制方法。仿真和实验结果表明采用分数阶ESO比采用整数阶ESO的自抗扰控制器的伺服系统对系统开环增益变化有更强的鲁棒性。进行系统的软硬件和控制算法测试研究,测试结果表明工业机器人电机伺服系统能够稳定可靠的运行,达到了论文的研究目标。
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