交流伺服系统的模糊滑模控制研究

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1、交流伺服系统的模糊滑模控制研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：巫武琴指导教师：苏玉刚副教授专业：控制理论与控制工程学科门类：工学重庆大学自动化学院二OO八年四月StudyonFuzzySlidingModeControlForACServoSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyWuWuqinSupervisor：Assoc.Prof.SuYugangMajor：ControlTh

2、eoryandControlEngineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,China.April2008重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要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

3、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

4、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，

5、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。关键词：交流伺服系统，滑模控制，模糊控制，模糊滑模控制器，遗传算法I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hastheadvantagesofhighmagnetdensity,smalltorquepulse,bigtorque-inertiar

6、atio,highefficiency,simpleconstructandsoon.PMSMhasbeenappliedtotheoccasionsthatrequireshighprecisionofcontrolandhighreliabilityfarandwide,suchasnavigation,numericalcontrolmachinetool,radarandsomemilitaryweaponsfollowsystems,robotandsoon.Sliding-modevariablestructurecontrolwhichsliding

7、modecanbedesignedisinsensitivetosystemuncertaintiesandexternaldisturbance,andhastheadvantagesofgoodrobustness,fastresponse,easinesstoachieveandsoon.Accordingly,it'shopefultodesignacontrolstrategyofhighqualitybyapplyingslidingmodecontrol(SMC)tothecontrolofPMSMservosystem.Thispapermainl

8、yrese