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交流伺服系统中的谐振问题研究

作　者: 谷磊
导　师: 万山明
学　校: 华中科技大学
专　业: 电气工程
关键词: 交流伺服系统矢量控制谐振陷波滤波器转动惯量辨识
分类号: TM921.541
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

工业应用中，机械部件都是通过机械轴联接，这些分离的机械部件通过连接轴传递转矩而协调工作。由于连接轴的刚度值有限，特别是对于柔性联接，转矩在传递过程中存在延迟，导致轴两端的速度不一致，以至于产生扭转谐振。谐振现象的存在会严重恶化系统的性能，降低系统工作频率，甚至损坏机械硬件等。本文在总结了国外相关文献的基础上，展开了对交流伺服系统中的谐振现象的理论研究和应用实践，研究内容主要包括以下四个部分。第一部分包括第1、2章，主要介绍了交流伺服的发展，引出交流伺服系统中存在的谐振现象。总结了国内外学者对谐振现象的抑制研究。然后介绍了永磁同步电机的数学模型及矢量控制的基本原理。并分析了各环路的设计及参数整定方法，以及参数对带宽的影响。第二部分包括第3章，对交流伺服系统中存在的谐振现像进行了模型分析，推导出传递函数，进而分析其频谱特性。采用陷波滤波器来抑制谐振现象。详细介绍了陷波滤波器的设计以及程序实现以及谐振频率点的辨识算法。第三部分包括第4、5章，基于交流伺服系统矢量控制，建立了MATLAB下的系统仿真模型，对系统的稳态和动态性能分别进行了仿真。并分析了转动惯量的辨识算法，主要基于运动方程，当速度给定为周期信号时，可以辨识出负载的转动惯量，从而确定其他参数。对此进行了仿真并实验验证了算法有效性。第四部分包括第6、7章，介绍了实验平台的硬件和软件系统。首先详细介绍了多摩川17位绝对式位置编码器通过CPLD与DSP通讯的程序设计。然后介绍了该实验所采用的主电源电路，控制板电路等。最后对实验结果进行了分析。最后对全文进行了总结并提出不足以供以后改进。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景及选题意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本文的主要研究内容  13-14
2 永磁同步电机的数学模型及控制策略  14-26
  2.1 永磁同步电机的基本数学模型  14-15
  2.2 永磁同步电机的矢量控制原理  15-17
  2.3 系统的带宽及主要影响因素  17-26
3 谐振现象及其抑制  26-41
  3.1 二惯量系统的模型  26-29
  3.2 提出抑制谐振方法  29-31
  3.3 陷波滤波器的设计  31-41
4 系统仿真  41-49
  4.1 伺服系统模型仿真说明  41-45
  4.2 仿真结果及分析  45-49
5 交流伺服系统转动惯量的离线辨识  49-54
  5.1 转动惯量辨识原理  49-50
  5.2 MATLAB 转动惯量辨识仿真结果  50-52
  5.3 转动惯量的离线辨识的实验结果  52-54
6 编码器接口程序设计  54-62
  6.1 多摩川绝对式光电编码器通信协议简介  54-59
  6.2 CPLD 与编码器通讯设计  59-62
7 系统软硬件电路设计及实验结果  62-70
  7.1 硬件电路设计  62-66
  7.2 系统软件设计  66-68
  7.3 实验结果分析  68-70
8 全文总结  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75

交流伺服系统中的谐振问题研究

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