《考慮撓性變慣量負載特性的永磁同步電機控制技術研究》是依託清華大學，由肖曦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮撓性變慣量負載特性的永磁同步電機控制技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：肖曦
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高性能永磁同步電機伺服驅動器是數控工具機、工業機器人、航天機構驅動、空間機械臂等設備的核心部件。本課題針對此類多軸高性能運動控制套用，基於其典型的撓性變慣量負載特徵的分析，提出對永磁同步電機控制系統的最佳化控制方案。主要研究內容包括：帶撓性變慣量負載的永磁同步電機控制系統建模分析，永磁同步電機高動態回響轉矩內環設計，考慮撓性負載特性的永磁同步電機速度環設計方案等。首先對永磁同步電機驅動撓性負載系統進行建模與分析，提出通過系統辨識方法對系統參數進行辨識。針對負載慣量變化引起的驅動系統性能下降甚至系統不穩定問題，基於慣量線上辨識實現最佳化控制。綜合利用校正網路、最佳化控制、自適應控制、魯棒控制等方法實現對系統諧振的抑制。針對高動態回響要求，擬從電流環基於預測控制進行最佳化，實現快速內環動態回響，為抑制速度環諧振提供基礎。
結題摘要
本項目深入研究永磁同步電機驅動撓性負載伺服系統，取得了幾項創新性研究成果：提出了一種針對撓性關節和撓性連桿伺服驅動系統的統一動力學建模方法，相比傳統建模方法具有通用性，並且參數更具有代表意義；將系統關鍵參數分為靜態參數與動態參數兩類，提出了一種兩步方法對系統中關鍵參數進行辨識；基於所提出的高階撓性負載統一建模方法：(1)提出了高階撓性負載PI調節器的參數整定方法；(2)提出了一種基於模型的陷波濾波器設計方法；(3)通過將負載轉矩和系統阻尼等干擾考慮在內，提出了一種基於狀態反饋與負載轉矩補償的最佳化控制策略，在此基礎上，利用極點配置策略對控制系統參數進行確定；(4)提出一種基於模型預測控制的控制方法，將負載慣量的變化等效為變化的擾動轉矩，通過對擾動轉矩的實時辨識反饋到模型預測控制器中進行補償；基於經典雙慣量模型：(1)基於反饋線性化和極點配置設計了一種能夠完全消除關節振動的速度控制器，提出了一種基於模糊邏輯的參數自適應算法，能夠根據指令和實際值的誤差主動調整參數。(2)提出了一種基於內模控制原理的振動抑制算法，在位置環與速度環之間接入一個抑振濾波器，可實現低剛度關節伺服系統的末端振動抑制；搭建了撓性多關節實驗平台和基於碳化矽器件的永磁同步電機控制平台。本項目所搭建平台可以集成上述的高動態回響、撓性變慣量負載控制方法，為工業機器人以及航天領域高性能伺服驅動提供技術支撐。
