基于PMAC的永磁交流伺服驱动系统控制及仿真研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zhenghao_w
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随着现代科学技术的高速发展,交流伺服系统已经在各行各业中发展起来,并不断成长壮大,尤其是在交流伺服驱动系统控制方面,先进优良的控制策略将引领交流伺服系统发展的总方向。由于交流伺服驱动在传动领域中正成为主要的驱动方式,所以对交流伺服驱动技术的研究无疑具有非常重要的现实意义和价值。本文基于此发展背景和意义,并结合AC-200交流伺服设备实验系统,在PMAC的基础上对永磁交流伺服驱动控制进行研究。首先,本文对交流伺服系统的发展及其驱动控制技术现状进行介绍,运用数学工具分析并推导在空间坐标系下永磁同步电机的基本方程,建立永磁同步电机的数学模型。交流伺服驱动系统采用PWM控制技术,根据永磁同步电机数学模型在MATLAB/SIMULINK中建立系统仿真模型,并对SPWM控制模块、速度PI控制模块、电流PI控制模块进行分析。仿真结果表明该系统动静态特性较好,调速平滑、谐波成分小。其次,PMAC功能强大,本文依据PMAC中提供的PEWIN32软件,采用手动的方式,在AC-200交流伺服设备上对PID+速度/加速度前馈调节算法进行反复调节实验研究。在实验过程中,出现脉冲响应曲线和正弦波响应曲线与理想曲线并不接近或相差甚远的问题,通过对每次实验进行分析并总结经验,不断调节参数,最终得到了与理想曲线近似吻合的响应曲线。基于上述研究,本文应用模糊控制理论对所构造的模糊控制系统进行详细分析,设计交流伺服驱动系统模糊PID控制器。将输入输出量模糊化来建立隶属函数;依据模糊控制规则建立输出量zKP、zKI、zKD的模糊控制规则表;分析输出量zKP、zKI、zKD的三维空间图,根据空间分布均匀验证了模糊控制规则设计合理;采用重心法进行解模糊。为了能更直接地看到模糊PID控制效果,利用MATLAB中的SIMULINK和FUZZY模块对传统PID控制系统和模糊PID控制系统进行仿真比较,结果表明模糊PID控制系统响应速度快、无超调、稳定性好。总之,本文通过对PID+速度/加速度前馈调节算法进行研究,并在此基础上引进了先进的PID控制,使系统获得了良好的动态特性。最后设计了一个无限循环运动程序,进一步验证了采用模糊PID控制系统运行更稳定。
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