高精度全闭环伺服系统控制技术研究

“高精度全闭环伺服系统研究” 这篇青岛大学硕士学位论文由高菲撰写，专业为控制理论与控制工程，导师为潘松峰，主要探讨了高精度全闭环伺服系统。论文深入研究了伺服系统原理，特别是全闭环伺服系统，对于理解伺服系统工作原理和进行伺服系统开发的人员具有很高的参考价值。 论文首先阐述了机电一体化技术的重要性，指出它是一个国家机械工业发展水平的衡量标准。运动控制技术作为机电一体化的核心，其发展对提升我国相关技术水平至关重要。论文详细介绍了运动控制系统的构成和分类，并综述了国内外运动控制技术的发展现状。 论文的主要研究内容包括： 1. 对永磁同步交流伺服电机的数学模型进行了深入分析，探讨了控制器设计和控制技术。基于永磁同步电机的解耦状态方程，论文引入了滑模变结构控制（SMC）方法来设计位置环和速度环，通过扩展滑模线控制，实现了包括加速、恒速和减速段的全程控制。仿真结果表明，与传统的PID控制相比，这种控制方案能显著提高系统的快速性、定位精度和鲁棒性。 2. 研究了不同的轨迹规划算法，如直线、S曲线和指数曲线，提供了详细的推导公式并进行了Matlab仿真，分析了各种算法的加速度、速度和位移曲线，从而确定了各自的优缺点。此外，论文还探讨了多轴运动控制系统的直线插补和圆弧插补算法，以及多轴运动的精度问题。 3. 论文讨论了开放式运动控制系统的发展趋势，特别是多轴运动控制卡（PMAC）在其中的作用。研究了PID结合速度/加速度前馈的控制算法，并利用Pewin软件优化了系统参数，提升了系统的稳态和动态性能。 4. 针对基于PMAC的半闭环系统，论文分析了系统定位误差的原因，并利用PMAC的误差补偿功能提出了软件补偿方法，以提高系统的定位精度。 这篇论文全面覆盖了伺服系统的基础理论、控制策略、轨迹规划以及开放式系统的设计，为伺服系统的研究和应用提供了丰富的理论支持和技术参考。