伺服電機自適應精確定位控制問題的研究

電氣自動化論文編號:ZD535 論文字數:31203,頁數:73，有開題報告，任務書，文獻綜述

目錄

摘要…………………………………………………………………………………… I
ABSTRACT………………………………………………………………………… II
第一章 緒論 …………………………………………………………………………1
 1.1引言……………………………………………………………………………… 1
 1.2伺服系統發展及現狀…………………………………………………………… 1
 1.3伺服系統應用進展……………………………………………………………… 2
 1.4關鍵技術及其展望……………………………………………………………… 3
第二章 直流伺服系統設計…………………………………………………… 4
 2.1直流伺服系統工作原理………………………………………………………… 4
 2.2總體控制方案設計……………………………………………………………… 5
 2.2.1直流伺服電機……………………………………………………………… 6
 2.2.2信號檢測…………………………………………………………………… 6
 2.3輸入輸出通道及其接口設計…………………………………………………… 7
 2.3.1電流反饋通道……………………………………………………………… 7
 2.3.2轉速反饋通道……………………………………………………………… 8
 2.3.3位置反饋通道……………………………………………………………… 8
 2.3.4控制輸出通道……………………………………………………………… 9
 2.3.5伺服系統給定輸入通道…………………………………………………… 9
 2.4單片機選擇……………………………………………………………………… 10
 2.5硬件與軟件的功能分配………………………………………………………… 10
 2.6 系統的軟件結構以及分時控制的時序安排………………………………… 10
 2.7系統內環控制器設計…………………………………………………………… 11
 2.7.1電流控制器的設計………………………………………………………… 11
 2.7.2速度控制器的設計………………………………………………………… 13
 2.8位置控制器的設計……………………………………………………………… 14
 2.9 采樣周期選擇 ……………………………………………………………… 15
第三章 模糊技術的基本知識………………………………………………… 16
 3.1模糊性的介紹…………………………………………………………………… 16
 3.2模糊集合及其運算……………………………………………………………… 17

 3.2.1模糊集合…………………………………………………………………… 17
 3.2.2模糊集合的運算…………………………………………………………… 17
第四章 模糊控制器的設計…………………………………………………… 19
 4.1模糊控制系統的組成…………………………………………………………… 19
 4.2模糊控制器設計的內容………………………………………………………… 20
 4.3模糊控制器結構的確定………………………………………………………… 20
 4.4數據庫設計……………………………………………………………………… 21
 4.4.1論域的離散化……………………………………………………………… 21
 4.4.2 I/0空間的模糊劃分……………………………………………………… 21
 4.4.3基于模糊子集(辭集)的隸屬函數定義…………………………………… 21
 4.5模糊化策略……………………………………………………………………… 23
 4.5.1量程轉換和量化…………………………………………………………… 23
 4.5.2模糊化方法………………………………………………………………… 23
 4.6規則庫設計……………………………………………………………………… 24
 4.7模糊推理機制…………………………………………………………………… 25
 4.8解模糊策略……………………………………………………………………… 25
 4.8.1最大隸屬度法……………………………………………………………… 25
 4.8.2加權平均法………………………………………………………………… 26
 4.8.3取中位數法………………………………………………………………… 26
 4.8.4量程轉換…………………………………………………………………… 27
 4.9模糊控制的實現………………………………………………………………… 27
第五章 自適應模糊控制器的設計……………………………………………30
 5.1自適應模糊控制器的結構……………………………………………………… 30
 5.2性能測量………………………………………………………………………… 31
 5.3控制量校正……………………………………………………………………… 31
 5.4控制規則的修正………………………………………………………………… 34
 5.5量化因子、比例因子的討論…………………………………………………… 34
第六章 軟件設計………………………………………………………………… 36
 6.1系統初始化程序模塊…………………………………………………………… 36
 6.2主程序模塊…………………………………………………………………………37
 6.3位置采樣及位置控制器程序模塊…………………………………………………38
 6.4 電流調節和速度調節器 …………………………………………………………39
結束語 …………………………………………………………………………………40
參考文獻  ………………………………………………………………………………41
致謝………………………………………………………………………………………42
附錄A 程序清單
附錄B 系統原理圖

摘  要：傳統的伺服調速系統大都采用PID控制技術，它雖然具有結構簡單、可靠穩定等特點，但它常不能有效克服負載、模型參數的大范圍變化及其非線性因素的影響，因此在高性能高精度的場合不能滿足要求。
 另外，現代控制理論發展到今天，理論和實踐的差距仍然很大，原因之一就是對被控對象數學模型的依賴性太強和理論推導的假設條件太嚴格，不適應實際應用。因此，控制理論的發展把重心轉向控制器的智能化以減少對數學模型的依賴。而在智能控制領域中，模糊控制脫穎而出。
 針對上述情況，本課題將模糊控制器直接用于直流伺服電機精確定位控制。具體說，本文介紹了基于自適應模糊控制器的直流伺服系統的研究，描述了模糊控制的基本原理及設計規則。為了提高對伺服系統的控制品質和增加智能度，本文又引進了自適應環節，并經過大量的實驗研究后對量化因子Ke, Kc和比例因子Ku的調整給出了一定規則。本課題的研究主要分為兩個方面:一是通過仿真來研究常規PID控制器、模糊控制器和自適應模糊控制器應用于伺服系統的控制品質及魯棒性問題，二是研究了這三種控制器應用于實際伺服系統的效果。
 經過大量實驗結果表明自適應模糊控制直流伺服系統的各項性能指標優于模糊控制直流伺服系統和常規PID控制伺服系統，并具有很強的魯棒性。
關鍵詞：直流伺服電機、模糊控制、自適應、精確定位。