电机伺服系统的参数辨识算法研究文献综述

 2022-11-05 03:11

文献综述

0.引言

伺服系统又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角),其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。[16]

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服系统的发展,在很大程度上取决于伺服电动机的发展。作为伺服系统执行机构的电动机,经历了一个由直流到交流、由步进电机到永磁同步电机(PMSM)的发展过程。

伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服系统是自动控制系统的一个重要分支。随着电子技术和计算机技术的飞速进步,伺服系统的应用遍及社会生产的各个领域。新型高精度伺服控制系统对位置、速度、加速度和精度都提出了极高的要求。传统PID算法需要手工调节控制参数,较为复杂和繁琐,研究控制参数的辨识算法,对于实现伺服系统的快速调节和控制具有重要的理论意义。

  1. 伺服系统控制方法

1.1经典控制方法

尽管随着现代交流调速技术的发展,出现了很多新型控制算法,如自适应

控制、模糊控制、专家控制等,但这些算法多数由于计算量太大而没有得到广泛应用,实际系统多数仍采用PI控制策略,该控制策略计算简单,可靠性高,参数易于整定。至今为止,经典的PI控制算法仍是控制系统中应用最多的一种,实际工程经验和理论分析都表明,运用PI控制规律控制许多工业过程,一般都能得到较为满意的效果。但它存在抗干扰能力弱、对负载变化适应能力差和受系统参数变化影响等缺点。[11]、、的选取主要依靠工程经验,而且与电机参数有关。但电机电参数会随情况不同而改变,因此经典的PID控制算法鲁棒性较差,一般需要结合其它控制策略以适应高精度交流伺服系统的运行要求。

1.2自适应控制算法

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