导　　师： 杜启亮

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着“中国制造2025”的提出,“高档数控机床和机器人”被列入第一个十年行动计划中,成为发展和推广的重点领域之一。近年来机器人的创业公司如雨后春笋般涌现,市场规模不断扩大,其中工业机器人的市场份额最大。目前我国机器人行业缺乏核心技术,其中关键零部件之一的高性能伺服系统基本上依赖进口。通过设计永磁交流伺服系统控制器,提升伺服系统的动态和抗扰动性能,对工业机器人技术的发展有一定的意义。本文立足于广东省科技计划项目,对永磁交流伺服控制系统的电流环、转速环进行控制器设计,分析动态性能和抗扰动性能,并提出基于扩张状态观测器转动惯量辨识方法,改进转速环自抗扰控制器的性能。具体内容包括以下几个方面:通过永磁同步电机数学模型分析可知,伺服控制系统设计是从最内环的电流环开始的。首先,设计电流环的三阶线性扩张状态观测器,消除反电动势的影响。在此基础上,通过典I型系统设计PI参数,构成PI+LESO自抗扰控制器结构。然后,对电流环控制系统进行动态性能分析,使用Σ/ΔADC芯片和PWM双更新技术,优化采样反馈通道,减小时延提高系统的频带宽度。从理论上证明自抗扰控制器的稳定性,能有效应对电阻和电感参数变化的情况。最后,通过MATLAB仿真,测量系统的稳态误差、频带宽度和超调量,验证PI+LESO控制器的性能更优。在电流环的基础上,设计转速环自抗扰控制器。首先,设计转速环线性扩张状态观测器,并基于典II型系统设计PI参数,构成PI+LESO和P+LESO结构的自抗扰控制器。然后,对转速环控制系统进行动态分析,使用M/T算法优化反馈通道,前馈控制提升系统的频带宽度。从理论上证明转速环自抗扰控制器的稳定性和抗扰动性能,在此基础上提出了基于LESO的转动惯量辨识方法,在突击负载实验时,修正自抗扰控制�

关 键 词： 永磁交流伺服系统 自抗扰控制技术 线性扩张状态观测器 转动惯量辨识

领　　域： []