永磁伺服系統(tǒng)智能PID控制方法研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料與控制理論的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)被廣泛適用于CNC和工業(yè)機(jī)器人等場(chǎng)合，目前交流伺服技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化的支撐性技術(shù)之一。然而作為交流伺服電機(jī)中最主要的永磁同步電機(jī)，是一個(gè)非線性的被控對(duì)象，參數(shù)常常變化與非線性特征，使得線性不變的PID控制在永磁同步電機(jī)的控制中常常不盡人意。近年來，圍繞著這些問題國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了深入的研究，提出了各種各樣的解決方法，其中有基于電機(jī)磁場(chǎng)理論的磁場(chǎng)軌跡控制法、直

2、接轉(zhuǎn)矩控制法等等。這些方法使系統(tǒng)性能獲得改善，但它們?nèi)匀皇墙⒃趯?duì)象的精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，有的需要大量的傳感器、觀測(cè)器因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的甚至還無法擺脫非線性電機(jī)參數(shù)變化的影響。隨著近年來智能控制方法的發(fā)展，許多學(xué)者開始將智能控制引入永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制用于克服這些缺點(diǎn)。智能控制無需對(duì)象的精確模型，且其本身具有非線性、變結(jié)構(gòu)、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，從而可以有效地克服永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中的變參數(shù)和非線性因素的影響，提高系統(tǒng)的性能，這為智能

3、控制技術(shù)在永磁交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了廣闊的天地。
　　 本文首先對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)當(dāng)前使用最廣泛的矢量控制理論進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究。矢量控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)三相交流電之間的解耦，具有轉(zhuǎn)矩控制線性特點(diǎn)，能夠獲得比較平穩(wěn)的輸出轉(zhuǎn)矩，達(dá)到比較寬的調(diào)速范圍。從理論上解決了交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題，使得交流電動(dòng)機(jī)的控制跟直流電動(dòng)機(jī)控制一樣方便可行，并且可以獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的動(dòng)態(tài)性能。并介紹了傳統(tǒng)PID控制器的特

4、點(diǎn)及原理。
　　 接著對(duì)現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛之一的智能PID控制算法―神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制，進(jìn)行了深入探討，從而了解一般智能PID控制流程，以及所要解決的問題，智能PID控制器確實(shí)能夠有效地克服永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中的變參數(shù)和非線性因素的影響，提高系統(tǒng)的性能。然后介紹了一種根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演變出來的PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，它簡(jiǎn)化了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)PID參數(shù)的結(jié)構(gòu)，更適合需要在線自學(xué)習(xí)的控制系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器是一個(gè)極大的補(bǔ)充。

5、>　　 最后，本文提出了一種PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法，利用PSO的優(yōu)異的尋找性能，對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)樣本空間的搜索及連接權(quán)值進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將該算法應(yīng)用于以TI的TMS320F2812 DSP為控制芯片的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)上，并取得了不錯(cuò)的效果。雖然PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對(duì)永磁同步電機(jī)具有很好的控制效果，但BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)無法避免的缺陷就是需要學(xué)習(xí)樣本空間。為了解決這個(gè)問題，本文還提出了SPIDNN 控制器對(duì)永磁同步