超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱(chēng)USM)是八十年代發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國(guó)研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱(chēng)TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開(kāi)研究。本論具體的研究?jī)?nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來(lái)進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線(xiàn)性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線(xiàn)性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開(kāi)的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線(xiàn)自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線(xiàn)性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問(wèn)題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過(guò)對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡(jiǎn)化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
標(biāo)簽：
行波
電機(jī)伺服
控制
上傳時(shí)間：
2013-07-13
上傳用戶(hù)：mpquest
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,越來(lái)越多的電力電子裝置被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,其中相當(dāng)一部分負(fù)荷具有非線(xiàn)性或具有時(shí)變特性,使電網(wǎng)中暫態(tài)沖擊、無(wú)功功率、高次諧波及三相不平衡問(wèn)題日趨嚴(yán)重,給電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染和損耗.因此,對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償,提高電網(wǎng)供電質(zhì)量變得十分重要.電力有源濾波器(Active Power Filter,簡(jiǎn)稱(chēng)APF)與無(wú)源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性,并且能跟蹤補(bǔ)償各次諧波、自動(dòng)產(chǎn)生所需變化的無(wú)功功率和諧波功率,其特性不受系統(tǒng)影響,無(wú)諧波放大威脅.并聯(lián)型電力有源濾波器(Shunt Active Power Filter,簡(jiǎn)稱(chēng)SAPF)更是得到了廣泛的應(yīng)用. 近年來(lái),自適應(yīng)算法中的遞推最小二乘法(簡(jiǎn)稱(chēng)RLS)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,該算法簡(jiǎn)單,收斂速度快.應(yīng)用基于RLS自適應(yīng)算法的濾波器(簡(jiǎn)稱(chēng)RLS濾波器),可以快速有效的濾除雜波,同時(shí)自動(dòng)調(diào)整濾波器參數(shù),不斷改進(jìn)濾波性能,最終得到所需的信號(hào). 本文研究了基于平均功率和RLS自適應(yīng)算法的并聯(lián)型有源濾波器.它的參考電流是一個(gè)同電網(wǎng)相電壓同相位的三相平衡的有功電流,它包含兩個(gè)分量:一個(gè)是由實(shí)測(cè)的三相負(fù)載瞬時(shí)功率計(jì)算得到的,基于平均功率算法的電網(wǎng)應(yīng)該為負(fù)載各相提供的有功電流瞬時(shí)參考值；另一個(gè)是為了維持有源濾波器中逆變器的直流母線(xiàn)電壓基本恒定,主要通過(guò)RLS濾波器計(jì)算得出的電網(wǎng)各相應(yīng)該提供的有功電流瞬時(shí)參考值.兩個(gè)分量的計(jì)算共同構(gòu)成了該有源濾波器參考電流的計(jì)算.補(bǔ)償電流指令值與實(shí)際補(bǔ)償電流比較生成控制逆變橋工作的PWM脈沖,生成補(bǔ)償電流,達(dá)到補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功和抑制諧波的目的. 應(yīng)用RLS濾波器得到維持直流母線(xiàn)電壓恒定的直流側(cè)有功系數(shù)A<,dc>,克服了傳統(tǒng)PI控制中參數(shù)難以得到且由于參數(shù)過(guò)于敏感而導(dǎo)致補(bǔ)償后電流紋波太大的問(wèn)題.使得當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)SAPF自身的功率損耗和暫態(tài)負(fù)載變化時(shí)因?yàn)橹绷鱾?cè)電容提供電網(wǎng)和負(fù)載之間的有功功率差而引起的電壓的波動(dòng)迅速反饋到指令電流的計(jì)算中.RLS算法收斂快,SAPF實(shí)時(shí)性大大提高.基于該方法的SAPF結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)需鎖相器. 根據(jù)本文的算法應(yīng)用MATAB建立了仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果表明基于該算法的SAPF的可行性和實(shí)時(shí)性.
標(biāo)簽：
RLS
功率
自適應(yīng)算法
上傳時(shí)間：
2013-04-24
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