交流伺服系统的模糊滑模控制研究

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交流永磁同步电动机( PMSM)具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大、效率高、结构简单等优点,在要求高控制精度和高可靠性的场合,如航空航天、数控机床、雷达与各种军用武器跟随系统以及机器人等方面获得了广泛的应用。滑模变结构控制由于其滑动模态可以进行设计,具有对系统参数变化和外部扰动不敏感,具有鲁棒性好、响应速度快及容易实现等优点,所以非常适用于交流永磁同步电机伺服系统的控制。本文以永磁同步电动机交流伺服系统为研究对象,对交流伺服系统的快速高精度控制技术进行分析研究。论文主要由六部分内容组成:①概括介绍了交流伺服系统的发展历程及其控制技术国内外现状;阐述了论文研究的背景和论文的主要研究内容以及研究的意义。②概述了永磁同步电动机的基本结构和基本工作原理,阐述了PMSM伺服系统构成及工作原理,同时在分析其电压方程、转矩方程和运动方程的基础上给出了PMSM的数学模型。③阐述了滑模变结构控制的基本思想和重要的理论基础,分析了抖振的产生原因和削弱方法,总结了滑模控制器设计的基本方法,并且根据交流伺服系统的要求,设计了基于指数趋近律的常规滑模变结构控制器。④阐述了模糊控制的基本思想和理论基础;分析了它的特点和适用范围;概括了模糊控制系统的设计内容和设计方法;并针对滑模控制的不足之处,将滑模控制技术与模糊控制相结合,设计了一种模糊滑模控制器,利用模糊控制对指数趋近律的参数进行调整,以此削弱滑模控制固有的抖振现象。为了改善系统的控制品质,论文将遗传算法引入到了交流伺服系统的控制中,利用遗传算法自动生成模糊规则,对量化因子和比例因子进行寻优,进一步提高了系统的控制性能。⑤在Matlab/Simulink的仿真环境下,建立了交流伺服控制系统仿真模型,对控制算法的跟踪性能和鲁棒性进行仿真研究,并且对仿真结果进行分析。仿真结果表明,基于遗传算法的模糊控制器响应速度快,控制精度高,能削弱抖振荡,同时能保持滑模变结构控制的鲁棒性。⑥论文的最后一章对全文的主要研究内容进行了总结,介绍了论文的主要工作和论文存在的不足以及今后继续研究的方向。
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