基于先进PID的高性能伺服控制方法研究与实现

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随着计算机技术和控制理论的发展,数控系统已广泛的应用于数控机床、机器人等领域,伺服系统是数控系统中的重要组成部分,其性能好坏直接影响着整个装备的控制效果。目前,日本、欧美国家掌握着伺服技术的核心,并对我国进行技术封锁,因此,研发具有自主知识产权的高性能伺服系统具有重要意义。论文是以数控系统领域中的伺服系统应用为背景,进行的伺服控制方法的研究。  伺服系统作为执行机构,在控制过程中需要具有较高的控制精度;较强的抗干扰能力;较快的响应速度;较高的跟踪精度以及良好的稳定性。  基于上述要求,本文介绍了永磁同步电机控制原理,分析了PID控制器的原理,设计了用于改善外界负载引起的稳态误差的负载观测器,将专家PID控制器与负载观测器相结合,以实现伺服系统的控制。然后,在MATLAB/Simulink环境下对永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制模型进行仿真。最后,采用TI公司的TMS320F28335浮点型数字信号处理器作为核心,借助CCS4.1以及伺服电机进行实验验证,对PMSM磁场定向控制调速系统进行研究与实现。  仿真结果表明,在引入标幺化之后,系统的响应精度提高;负载观测器的设计确保了系统对外界扰动的不敏感性;PID控制器的改进使系统响应速度加快,超调量减小;实验结果也证明了所设计控制方法具有良好的控制性能。
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