基于模糊自适应分数阶PID伺服控制系统研究与设计

发布时间：2024-03-05 03:03

　　随着物联网时代的到来,工业4.0的不断推进,新型电机制造技术得到迅速地发展,电力电子技术也进入了新的快速发展阶段,再加上日益进步的计算机控制技术,伺服控制系统不管是在工业自动化领域还是在家庭电气用品方面甚至是高可靠性的国防现代化领域都获得了十分广泛的应用。可以说,伺服控制技术已经渗透到社会生活的方方面面,人类生活发展已经无法缺少伺服技术的参与。但与此同时,对其控制效果也提出了更高的要求,当前的交流伺服控制技术将逐渐无法满足性能要求。提高伺服控制性能的措施主要通过硬件和软件两个方面,本文选择以TMS320F2812芯片为控制单元,通过合理地硬件选型,重点研究伺服系统的控制算法问题,从而达到提高系统的控制性能的目的。本文首先对课题选择背景与交流伺服系统的发展现状做出简单阐述。在此基础上,详细介绍永磁同步电机数学模型;探讨了伺服系统矢量控制原理;研究了SVPWM技术以及其波形实现;说明了PID控制原理、模糊控制理论和分数阶控制学说;搭建了永磁同步电机伺服控制系统的仿真模型;设计了交流伺服系统硬件系统,它包括了DSP技术原理介绍、系统功率电路设计、驱动电路设计、光电隔离电路设计、电流信号检测电...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题的研究意义
    1.2 伺服系统研究进展和发展趋势
        1.2.1 伺服控制系统研究现状
        1.2.2 伺服系统的研发与发展趋势
    1.3 分数阶控制研究进展和发展趋势
        1.3.1 分数阶控制器研究现状
        1.3.2 分数阶PID发展趋势
    1.4 课题来源及论文主要内容
第2章 永磁同步电机数学模型及矢量控制原理
    2.1 永磁同步电机结构与特点
    2.2 永磁同步电机数学模型
        2.2.1 坐标变换原理
        2.2.2 三相静止坐标系下的数学模型
        2.2.3 两相旋转坐标下的数学模型
        2.2.4 永磁同步电机矢量控制技术
        2.2.5 电压空间矢量脉宽调制技术
    2.3 本章小结
第3章 永磁同步电机伺服系统控制策略研究与仿真
    3.1 传统PID控制原理
    3.2 模糊控制原理
    3.3 分数阶控制理论
        3.3.1 分数阶微积分的定义
        3.3.2 分数阶微积分性质
        3.3.3 分数阶微分方程的求解
        3.3.4 分数阶微积分近似求解方法
    3.4 永磁同步电机位置控制系统仿真模型的建立
    3.5 永磁同步电机伺服控制系统仿真
        3.5.1 传统PI控制位置系统仿真
        3.5.2 模糊自适应PI控制位置系统仿真
        3.5.3 模糊自适应分数阶PIλ控制位置系统仿真
    3.6 三种控制器控制效果对比分析
    3.7 本章小节
第4章 永磁同步电机伺服系统硬件设计
    4.1 硬件总体结构
    4.2 TMS320F2812的结构和功能
    4.3 控制系统功率主电路设计
    4.4 伺服功率驱动及隔离电路设计
        4.4.1 驱动电路设计
        4.4.2 光电隔离电路设计
    4.5 信号检测电路设计
        4.5.1 电流检测电路
        4.5.2 位置与转速检测电路
    4.6 电源与复位电路设计
    4.7 通讯模块设计
    4.8 本章小结
第5章 永磁同步电机伺服系统软件设计
    5.1 软件开发平台的介绍
    5.2 软件总体结构设计
        5.2.1 软件总体结构
        5.2.2 系统主程序及其中断程序
    5.3 控制系统中断子程序设计
        5.3.1 电流采集子程序模块
        5.3.2 转速和位置检测子程序模块
        5.3.3 SVPWM子程序模块
        5.3.4 CAN通讯子程序模块
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
详细摘要



本文编号：3919574