检索结果-南通市图书馆

作者：郑雯东南大学

学位级别：硕士

永磁同步电机广泛应用于社会生产、国防科技、航空航天等领域,在人类发展和社会进步中扮演着重要角色。在以往对永磁同步电机的分析和研究中,多采用时域状态方程模型。直接在时间域中对系统进行分析,可以得到系统时间响应的全部信息,概... 详细信息

永磁同步电机广泛应用于社会生产、国防科技、航空航天等领域,在人类发展和社会进步中扮演着重要角色。在以往对永磁同步电机的分析和研究中,多采用时域状态方程模型。直接在时间域中对系统进行分析,可以得到系统时间响应的全部信息,概念简单,容易理解。而频域中的频率特性有着明确的物理意义,方便和系统的结构、参数联系起来,很多时域无法看到的现象在频域中却一目了然,方便对一些参数和部件进行调整,进而改善闭环系统的性能。进行永磁同步电机频域建模、分析与控制的研究可以将频域分析的优势应用到工程中,简化建模、分析以及控制器设计过程,便于在实际工程中进行应用和推广。本文首先从永磁同步电机的基本结构和工作原理出发,推导了永磁同步电机的时域模型和频域模型,讨论了永磁同步电机的矢量控制方案,分析了影响模型不确定性的几个因素。然后设计了计算量小、操作简单的实验法获得系统频率特性的方法,并用迭代的方式改进了由频率特性辨识传递函数的方法,提高了辨识精度。接下来研究了基于已获得的系统速度环模型,方便快速地从频率域角度进行控制器设计的方法。对PID控制器在频率域进行了分析,然后研究提出了基于频域控制指标的PID控制器参数整定法与基于极点配置的PID控制器参数整定方法,简化了调参过程,易于学习,实用性强。最后介绍了带柔性连接伺服系统的基本特征,并对其数学模型进行了推导。将上述提出的频域建模方法推广到了带柔性连接伺服系统中,得到了谐振频率、幅值和相位等信息,验证了所提方法的通用性和有效性,为后续控制器增益、滤波器以及陷波器参数设计提供了参考。

关键词：永磁同步电机频率特性辨识频域分析频域校正柔性连接负载

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LiDAR数据处理与林木参数提取系统设计

LiDAR数据处理与林木参数提取系统设计

作者：王景先电子科技大学

学位级别：硕士

地面三维激光扫描仪在获取林木点云数据几何参数信息上具有简单方便、高精度、高时效性等特点,这使得针对林木激光点云数据的研究和应用备受关注。但目前针对激光点云数据的集可视化和处理算法于一体的成熟系统软件较少,尤其缺乏林木点... 详细信息

地面三维激光扫描仪在获取林木点云数据几何参数信息上具有简单方便、高精度、高时效性等特点,这使得针对林木激光点云数据的研究和应用备受关注。但目前针对激光点云数据的集可视化和处理算法于一体的成熟系统软件较少,尤其缺乏林木点云数据处理与分析系统。鉴于这一现状,本文在深入研究与分析.NET开发平台和Direct X(Direct eXtension,简称DX或Direct X)11.0三维可视化引擎基础上,围绕LiDAR(Light Detection and Ranging,激光雷达)点云数据配准和数据处理系统框架构建以及功能设计,探讨和实现了点云数据配准的传统和改进算法,最后通过对三维可视化交互操作、数据处理与林木参数提取算法以及基本功能的集成,完成了针对树木的点云数据处理和参数提取系统的设计和开发。论文的主要成果和结论为:(1)改进了基于KD(K-Dimensional)树的ICP(Iterative Closest Point,迭代就近点)算法,实现了对林木点云数据的快速精确配准。通过对基于奇异值分解的粗配准方法和基于标靶中心精确定位的配准方法的讨论和实验,结果表明这两种方法分别在配准精度和应用范围上存在一定的不足;而后提出了一种改进型基于KD树的ICP算法并进行单木激光点云数据精配准实验,结果表明与传统ICP算法相比,改进后算法提高了配准精度、缩短了配准时间。(2)在分析点云数据三维可视化和交互操作理论的基础上,以.NET为开发平台,以Direct X11.0为三维可视化引擎,在Visual Studio 2010开发环境下选择C#语言进行系统功能模块的设计和开发。主要功能有文件选项、摄像机设置、视图和投影变换、点查询和多点选择、格式转换、旋转中心设置、点云着色和对应的柱状图和饼状图统计分析、包围球显示、点高亮显示等基本功能以及点云数据配准和林木参数提取。(3)在系统开发的基础上,利用实验数据对系统应用分步骤进行展示,运行结果表明系统在处理点云数据时有良好的交互性,基本三维交互功能能够很好的呈现。此外系统在三维交互操作的基础上实现了点云数据的精确配准和林木参数的准确提取。

关键词：点云数据 LiDAR 三维可视化数据配准系统开发

基于地基激光雷达数据的阔叶林单木分割与枝叶分离方法研究

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基于地基激光雷达数据的阔叶林单木分割与枝叶分离方法研究

作者：田志林电子科技大学

学位级别：硕士

森林在全球碳/水/能量循环、生物多样性以及气候变化中起着关键作用。森林结构参数和森林功能参数,如树高、胸径、冠幅、地上生物量、叶面积指数等表征了森林的空间布局和生长状况,对于森林资源管理、植被生态研究具有重要的意义。地基... 详细信息

森林在全球碳/水/能量循环、生物多样性以及气候变化中起着关键作用。森林结构参数和森林功能参数,如树高、胸径、冠幅、地上生物量、叶面积指数等表征了森林的空间布局和生长状况,对于森林资源管理、植被生态研究具有重要的意义。地基激光雷达通过高密度、高精度的点云数据采集,能够详细记录每棵树的枝叶细节,已成为估算森林结构参数和功能参数的重要手段。单木分割和枝叶分离是利用地基激光雷达准确估算多种森林参数的关键前提。针对当前单木分割方法对茂密阔叶林树冠分割能力不足,枝叶分离方法对树种和大小鲁棒性差的问题,本文分别提出一种利用枝干信息引导树冠分割的阔叶林单木分割方法和一种充分利用最短路径信息的单木枝叶分离方法。主要研究内容和成果如下:(1)提出了一种基于区域增长的单木分割方法GrowSeg(Grow-based individual tree segmentation)。基于枝干构成树的基本框架,叶片依附在枝干上这一客观事实,GrowSeg先后通过树干探测、枝下树干提取、分枝提取、树冠分割实现对茂密阔叶林树冠的准确分割。使用不同树种组成、林下植被密度、地形条件、以及点云质量的两块样地数据(玉兰林和楠木林)进行方法测试。结果表明:分割平均交并比(m Io U)大于0.8,树高和冠幅估算结果的相对均方根误差(r RMSE)分别小于5%和12%。GrowSeg在树干探测和树冠分割两方面均优于传统的相对最短路径单木分割算法CSP,特别是在处理大小树冠相交以及多树冠紧密围绕情形时表现出显著的优势。(2)构建了一种基于图论的单木枝叶分离方法GBS(Graph-based leaf-wood separation)。最短路径能够有效表达不同种类和大小树木的结构,GBS通过充分利用基于最短路径的特征,使其具备紧凑且鲁棒性强的特点。十棵不同类型的树被用于方法测试,这些树覆盖了热带、温带、寒带树种,树高介于5.4到43.7 m之间。枝叶分离平均accuracy和kappa系数分别为94%和0.78,GBS的表现优于另外两种常用方法(Le Wo S和RF model)。通过进一步分析和测试,GBS对细枝和叶片围绕枝的探测能力突出,并且对数据下采样有足够的鲁棒性。本方法进一步证明了最短路径特征在枝叶分离中的潜力,未来将聚焦其在森林样地中的应用。

关键词：单木分割枝叶分离地基激光雷达区域增长最短路径

基于多时相RADARSAT-2数据的水稻物候监测

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基于多时相RADARSAT-2数据的水稻物候监测

作者：何泽电子科技大学

学位级别：硕士

植被物候是植物的生长状态和生长环境在长期的相互适应中形成的周期性规律。水稻对中国和世界都是极其重要的粮食作物,准确且及时的水稻物候监测是水稻病害防治和产量预估的必要条件。水稻倾向于生长在湿热气候的区域,这类区域在水稻栽... 详细信息

植被物候是植物的生长状态和生长环境在长期的相互适应中形成的周期性规律。水稻对中国和世界都是极其重要的粮食作物,准确且及时的水稻物候监测是水稻病害防治和产量预估的必要条件。水稻倾向于生长在湿热气候的区域,这类区域在水稻栽植的月份往往雨水较多,云雾天气频繁,光学卫星通常不能获得这些区域的连续时相低云量遥感影像。因此,能够穿透云雾、基本不受天气影响的微波遥感数据成为一种重要的替代数据。合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)在近半个世纪以来发展迅速,多国发射的卫星平台SAR为研究人员提供了各种波段、各种分辨率、各种极化方式的微波遥感数据。从SAR数据中获取的后向散射系数和目标极化分解参数是目前作物监测中常用的两类参数,被广泛应用于散射机制分析和参数反演建模中。本研究以四川省眉山市水稻种植区作为研究区域,开展水稻地面物候观测和生理参数测量实验;利用RADARSAT-2数据提取四极化后向散射系数(HH、VV、HV、VH),分析后向散射系数对物候变化的敏感性,建立了基于后向散射系数的水稻物候反演模型;利用RADARSAT-2数据提取两种常用的目标极化分解参数(基于特征值分解的Cloude-Pottier算法和基于模型分解的Freeman-Durden算法),分析目标极化分解参数对物候变化的敏感性,建立了结合两种分解算法参数的水稻物候反演模型;分析后向散射系数、目标极化分解参数及其数学组合在水稻各物候期及全生长周期与叶面积指数(LAI,leaf area index)的相关性,建立了基于目标极化分解参数的水稻LAI反演模型,同时讨论了后向散射系数应用于实际水稻LAI反演中的潜力。主要的研究成果如下:(1)提取所有地面实验点对应的RADARSAT-2四极化后向散射系数,对不同极化的后向散射系数进行数学组合。将所有后向散射系数及其数学组合根据对应的水稻物候期进行分组,分析这些参数在水稻生长季的变化规律,发现可用于分割各物候期的最佳决策参数组合为VV/VH、HH/VH和HH/VV,同时确定了分割阈值。建立决策树反演模型并进行精度评价,总体精度为82.8%,Kappa系数为0.75。(2)分别使用Cloude-Pottier和Freeman-Durden算法,对RADARSAT-2数据进行目标极化分解,提取所有地面实验点对应的Cloude-Pottier和Freeman-Durden分解参数,并对部分分解参数进行数学组合。将所有分解参数及其数学组合根据对应的水稻物候期进行分组,分析这些参数在水稻生长季的变化规律,发现可用于分割各物候期的最佳决策参数组合为Anisotropy、Vol/Surf和Entropy,同时确定了分割阈值。建立决策树反演模型并进行精度验证,总体精度达到93.1%,Kappa系数为0.89,反演效果优于基于后向散射系数的水稻物候反演模型。(3)各物候期以及全时相的水稻LAI被用来与后向散射系数和目标极化分解参数进行相关性分析。结果表明基于Freeman-Durden分解的雷达植被指数(RVI)和水稻LAI的全时相相关性最高,建立经验反演模型取得了很高的精度,RMSE=0.95;使用VH/VV反演水稻LAI精度稍低于RVI模型,RMSE=1.33。本文基于多时相四极化RADARSAT-2数据,系统研究了后向散射系数和目标极化分解参数对水稻物候发展的响应,分析了不同物候阶段水稻植株的生理特征和电磁散射特点,探究了使用C波段SAR数据反演水稻物候和LAI的可行性,解决了频繁的云雾天气导致的水稻种植区遥感监测难题。目标极化分解参数在水稻物候和LAI反演中的表现都优于后向散射系数,这是由于目标极化分解参数包含了雷达回波的相位信息。基于后向散射系数的反演模型虽然精度稍逊于极化分解参数模型,但其计算简便、不依赖全极化数据,在目前Sentinel-1A/B提供免费C波段单/双极化SAR数据的背景下,有很大的应用潜力。

关键词：水稻物候 LAI SAR RADARSAT-2

永磁同步电机交流伺服系统建模、分析与先进控制算法的应用

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永磁同步电机交流伺服系统建模、分析与先进控制算法的应用

作者：谷伟东南大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术、微电子技术、交流调速系统和现代控制理论的发展,交流传动取代直流传动已成为必然的趋势。摩擦力矩降低了伺服系统的跟踪精度和控制性能,尤其是在低速、往返运动时。从经济和技术角度考虑,通过加工工艺来减小摩擦的... 详细信息

随着电力电子技术、微电子技术、交流调速系统和现代控制理论的发展,交流传动取代直流传动已成为必然的趋势。摩擦力矩降低了伺服系统的跟踪精度和控制性能,尤其是在低速、往返运动时。从经济和技术角度考虑,通过加工工艺来减小摩擦的影响是很困难的。因此,设计合理的控制算法来减小甚至消除摩擦力矩对伺服系统带来的影响是有很好的应用背景和理论意义的。本文针对永磁同步电机伺服系统位置控制时摩擦抑制问题展开研究。在分析永磁同步电机伺服系统模型的基础上,利用Stribeck摩擦模型对系统摩擦进行建模,应用分段线性化最小二乘算法和遗传算法分别离线辨识摩擦参数,并利用辨识模型产生的估计值进行前馈补偿。仿真和实验结果表明,所提出的方法降低了摩擦对伺服系统低速性能的影响。考虑到实际应用中,摩擦参数会受到工况的变化而发生相应的改变,基于额定工况的摩擦模型进行的补偿会出现偏差。由于摩擦模型补偿偏差不属于慢变、常值扰动,将该部分扰动当成多项式形式处理更合适。所以,设计GPI观测器观测并前馈补偿。仿真结果表明,所提出复合前馈控制算法在摩擦参数变化的情况下依然有效。实际应用中,电机参数可能随着温度、磁饱和程度等发生变化,预先设定的控制器参数往往难以达到较好的性能。因此,需辨识出最能表征系统当前工况的参数,并据此对系统控制器参数进行自动调整。所以,提出一种基于电感辨识的电流环参数自整定算法。仿真和实验结果表明,使用该算法整定后的电流环跟踪性能较好,具有较强的实用性。

关键词：永磁同步电机摩擦补偿分段线性化最小二乘算法遗传算法 GPI观测器电感辨识反馈线性化电流环参数自整定

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地源热泵优化控制系统研究

地源热泵优化控制系统研究

作者：张昱东南大学

学位级别：硕士

能源是国民经济发展的基础,地源热泵系统是一种节能、高效、环保的空调系统,是对可再生地热能资源的一种利用。面对当前日益严重的环境问题和能源危机,合理利用地热能资源是解决能源与环境问题的途径之一,而如何更高效利用地热能资源对... 详细信息

能源是国民经济发展的基础,地源热泵系统是一种节能、高效、环保的空调系统,是对可再生地热能资源的一种利用。面对当前日益严重的环境问题和能源危机,合理利用地热能资源是解决能源与环境问题的途径之一,而如何更高效利用地热能资源对地源热泵技术本质提升有着实际意义。本文针对国内地源热泵系统普遍采用定频水泵的现象,且南京某别墅月耗电量超过两千元这一实例,提出了通过加入先进控制算法,对传统定频地源热泵系统进行节能改造的方案,具体内容如下：首先针对搭建实际地源热泵系统耗资巨大等问题,在作出合理假设的前提下,设计了一款实验室用小型地源热泵系统用于节能改造的研究。接着将传统空调的变水流量方案应用于该实验系统。由于转速变水流量比阀门变水流量更为节能,本文采用转速变水流量系统。而很多实际过程控制系统中,串级控制结构比单回路控制结构拥有更高的控制品质,所以将串级控制结构应用于变水流量系统中。在确定变水流量系统串级结构后,运用MATLB系统辨识工具箱,辨识出流量环(副回路)与温差环(主回路)的模型。本文着重对流量环进行研究分析。然后对辨识出的流量环模型在不同控制算法下动态性能进行研究。由于传统PID控制有三个整定参数,控制效果往往难以满足工业上越来越高的需求。本文针对模型匹配与模型失配两种情况,提出了基于内模原理的PID(IMC-PID)控制方法。与传统PID控制方法进行了仿真对比,表明IMC-PID控制方法拥有更好的动态品质。由于地源热泵系统是一个强干扰系统,那么系统的抗干扰性能也是一个重要指标。传统PID控制的抗干扰性较差,本文研究提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的控制策略,该方法能够将扰动观测出来,并进行前馈补偿。仿真结果表明该方法提高了闭环系统的抗干扰性能。最后针对辨识出的温差环模型,比较了传统PID控制与IMC-PID控制下系统动态性能。仿真结果表明IMC-PID控制方法拥有更好的动态品质。

关键词：地源热泵变水流量串级控制模型辨识动态品质抗干扰

基于视觉伺服自抗扰控制的四旋翼无人机自主着舰控制研究

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基于视觉伺服自抗扰控制的四旋翼无人机自主着舰控制研究

作者：刘鹏东南大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机凭借其结构简单、体积小、重量轻、可垂直起降与悬停等优势,近年来在军用与民用领域都获得了广泛应用,并成为舰载无人机的一种选择。然而由于四旋翼无人机自身具有非线性、强耦合的特点,且在海面上会受到海风干扰。同时,受... 详细信息

四旋翼无人机凭借其结构简单、体积小、重量轻、可垂直起降与悬停等优势,近年来在军用与民用领域都获得了广泛应用,并成为舰载无人机的一种选择。然而由于四旋翼无人机自身具有非线性、强耦合的特点,且在海面上会受到海风干扰。同时,受风浪影响,船舰在海面上处于随机的六自由度运动,这些都对四旋翼舰载无人机的自主着舰性能带来了巨大挑战。因此,研究和设计稳定可靠且性能卓越的四旋翼无人机着舰控制算法对于舰载四旋翼无人机的应用具有十分重要的意义。本文针对舰载无人机自主着舰控制系统进行研究,主要研究内容如下:一、本文通过分析四旋翼无人机的结构与飞行原理,研究了四旋翼无人机的六自由度运动。通过建立合理的坐标系,并结合牛顿运动定律,建立了四旋翼无人机六自由度动力学方程。同时,结合实际并基于合理假设,对模型做了简化。二、本文介绍了四旋翼无人机着舰控制所需要的传感器,主要包括加速度计、陀螺仪、磁力计、超声波传感器与摄像机,并对其测量模型进行了分析。在此基础上,本文基于卡尔曼滤波器以及扩张卡尔曼滤波器设计并实现了对姿态、位置等状态的估计算法,提高了状态估计的准确性,从而提高了系统的控制性能。三、针对四旋翼无人机的姿态控制,本文采用了基于线性自抗扰控制的姿态控制算法,由跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性反馈三部分组成。针对传统非线性自抗扰控制中非线性函数导致的稳定性分析复杂、参数整定困难以及计算复杂的问题,本文介绍了线性自抗扰控制并将其应用于四旋翼无人机的姿态控制。通过Lyapunov稳定性理论,对系统稳定性进行了证明。最后通过仿真与实验验证了控制器的性能。四、针对四旋翼无人机的位置控制,本文采用了基于位置和时延补偿的视觉伺服控制方案。首先,基于最小加加速度轨迹规划设计了四旋翼无人机着舰过程中的轨迹规划方法;接着针对视觉反馈中不确定延时问题,设计了视觉采样方案,并基于扩张状态观测器设计了时延观测器,对时延进行了补偿。同时,采用双环PID控制器来进行位置控制,其中外环为位置环,内环为速度环。最后通过仿真与实验,证明本文提出的控制方案具有优良的着舰性能。

关键词：四旋翼无人机自主着舰控制视觉伺服自抗扰控制时延补偿

典型土地覆盖类型遥感尺度分析系统开发及应用

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典型土地覆盖类型遥感尺度分析系统开发及应用

作者：崔高潮电子科技大学

学位级别：硕士

遥感图像很重要的一个属性就是尺度,它的大小直接决定了一副图像所蕴含信息量的多少。目前所拥有的遥感数据的尺度与实际科研生产所需的数据的尺度之间有一定差异,例如:星载或机载成像设备都只能采集到某一种或几种分辨率的数据,不能获... 详细信息

遥感图像很重要的一个属性就是尺度,它的大小直接决定了一副图像所蕴含信息量的多少。目前所拥有的遥感数据的尺度与实际科研生产所需的数据的尺度之间有一定差异,例如:星载或机载成像设备都只能采集到某一种或几种分辨率的数据,不能获得分辨率连续变化的数据。某种尺度的遥感图像可能表达一种地物是合适的,但换成别的地物则未必合适。因此通过对典型地物进行尺度效应研究,获取适宜于表达典型地物的最优尺度,使遥感图像应用到实际生产、科学研究中,数据得到有效的利用,具有非常重要的意义。本文选取居民地、农田、裸地、林地、水体等典型土地覆盖类型为研究对象,以Pleiades(普莱亚)、Landsat、MODIS等数据为基础,对特征提取、最优尺度分析及图像分类的尺度效应开展了研究。在研究中所用到的方法及得到的结论如下:(1)从光谱特征和纹理特征两个方面着手,对多尺度土地覆盖类型数据进行了特征提取。在光谱特征提取方面以图像的灰度均值、方差等作为基本统计量。纹理提取方面则用直方图统计法、高通滤波法、灰度共生矩阵法三种方法获取了样本的纹理图像,并建立了相应的特征数据库。(2)利用局部方差法、变异函数法对所选的几种典型土地覆盖类型进行了最优尺度分析,得到了表达不同地物的最优尺度,同时也发现在利用这两种方法计算最优尺度时,同种地物的最优尺度计算结果不仅跟所使用的最优尺度计算方法有关,而且尺度扩展方法对结果也有一定的影响,在使用局部方差法计算土地覆盖类型的最优尺度时,使用基于像元聚合的尺度扩展方法获取的数据分析得到的居民地的最优尺度比使用最近邻法进行尺度扩展获取的数据分析结果偏大。(3)在遥感图像分类尺度效应方面,首先研究了基于纹理特征辅助的图像分类,使用灰度共生矩阵的几个特征参数分别提取样区的纹理特征,然后把得到的纹理图像与实验区原始图像进行波段组合,发现有些地物在组合后特征得到了增强,再分别对原样区图像及与纹理进行波段组合后的图像做监督分类,经过比较发现,将原始灰度图与纹理图做波段组合可以提升分类的准确度。除此之外,还研究了图像的分类精度随尺度变化情况,结果显示几种土地覆盖类型的分类精度随尺度先平稳变化,在最优尺度附近出现了峰值或是在降低的过程中在最优尺度附近有了小段的回升。最后基于.Net Framework、ArcSDE、Oracle等技术构建了相应的软件系统,该系统包含遥感图像光谱特征、纹理特征提取、多尺度特征数据管理、地物的最优尺度分析、遥感图像分类、以及数据库的备份与恢复等功能模块,为尺度效应的研究提供了便利。

关键词：特征提取尺度最优尺度尺度效应系统开发

交流伺服系统谐振抑制与多轴运动控制方法研究

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交流伺服系统谐振抑制与多轴运动控制方法研究

作者：蔡佳秀东南大学

学位级别：硕士

在工业发展过程中,基于永磁同步电机的伺服系统应用广泛,永磁同步电机体积小、损耗小、可靠性高等优点使其备受机电制造业的欢迎。一个完整的伺服系统是由控制器、驱动电机以及机械柔性连接装置等元件组合而成,含柔性连接的伺服系统模... 详细信息

在工业发展过程中,基于永磁同步电机的伺服系统应用广泛,永磁同步电机体积小、损耗小、可靠性高等优点使其备受机电制造业的欢迎。一个完整的伺服系统是由控制器、驱动电机以及机械柔性连接装置等元件组合而成,含柔性连接的伺服系统模型建立与谐振抑制是值得研究的问题。在数控机床例如雕铣机中的多轴运动控制系统也由伺服系统构成,协调控制减小多轴联动系统的轮廓误差,对工业生产具有较大的意义。本文首先分析研究了经典的矢量控制方案,再分别对伺服系统在空载情况与带柔性连接装置时的模型进行构建。将带有一个柔性连接装置的伺服系统视为一个二质量系统,整个机械传动系统为电机-弹簧-负载的形式。为了精确分析得到模型的参数,设计分析系统的激励信号,采用Chirp信号作为最终的测试信号,选取速度环开环的结构方式以及迭代最小二乘法作为拟合算法,通过仿真与实验验证频域辨识方法的可行性与准确性。针对二质量系统的机械谐振特性,研究与分析了谐振产生的原因,在对比了不同形式的谐振抑制方法后,选择了陷波滤波器作为具体的谐振抑制方式,并加以仿真验证其可行性。最后,对基于永磁同步电机的多轴联动系统进行了研究,为了优化系统的抗干扰性能,提出了新的运动控制算法,基于干扰观测器的广义预测交叉耦合控制方式。首先,应用广义预测算法对两个轴建立统一模型,根据已知的多步预测轨迹,滚动优化和反馈校正来提高双轴控制的准确性。然后,通过交叉耦合环节得到轮廓误差,作为广义预测控制结构的补偿量。再在各个单轴中加入干扰观测器,对各轴的集总干扰进行估计与补偿。利用仿真与实验来验证了该算法具有良好的跟踪性能与鲁棒性。

关键词：永磁同步电机二质量系统频域辨识谐振抑制广义预测交叉耦合控制算法

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交流伺服系统的智能建模及谐振抑制研究

交流伺服系统的智能建模及谐振抑制研究

作者：马炯东南大学

学位级别：硕士

伴随着机电制造业,现代计算机技术,电力电子技术,微电子技术,和现代控制理论的不断发展,以交流电机为驱动器的伺服系统得到了极大的发展。伺服系统在进行带负载运动时,一般需要丝杆,皮带轮,联轴器等机械传动装置进行传动。在进行伺服系... 详细信息

伴随着机电制造业,现代计算机技术,电力电子技术,微电子技术,和现代控制理论的不断发展,以交流电机为驱动器的伺服系统得到了极大的发展。伺服系统在进行带负载运动时,一般需要丝杆,皮带轮,联轴器等机械传动装置进行传动。在进行伺服系统设计时,一般将传动装置当作理想刚体来进行分析。但在伺服系统实际运行时,由于弹性形变的存在,导致系统出现谐振现象,因此不能将机械传动装置等效为理想刚体。所以如何在保证伺服系统闭环性能的同时抑制系统的谐振现象,是一个值得深入研究的问题。本文首先介绍了交流永磁同步电机伺服系统,对永磁同步电机进行了建模分析。为了便于计算,将整个伺服系统简化为电机-机械传动装置-负载的二质量系统,并对简化后的伺服系统进行建模。从机理上,对谐振现象进行分析。考虑到实际运行时摩擦的影响,为了能更精确的得到伺服系统模型,对摩擦机理进行分析,分别采用最小二乘法和基于BP神经网络的拟合方法对摩擦进行模型辨识。利用得到的模型对摩擦在电流环上进行前馈补偿控制。仿真表明,补偿后可以有效地抑制摩擦对系统的影响。设计了测试用信号,利用测试信号对系统进行测试。使用直接解析法和传递函数拟合的方法获得系统的谐振频率等参数。对比分析发现,通过摩擦补偿可以得到更精确的系统模型。传统的陷波滤波器在进行谐振抑制的同时会恶化系统在谐振频率点的动态响应特性,为了能够有效地抑制谐振,在传统的陷波滤波器的基础上进行了改进,提出了基于改进的滤波器的谐振抑制方法,通过对比分析可以看出,在谐振抑制方面,改进的滤波器的有效性。

关键词：永磁同步电机机械传动装置模型辨识摩擦补偿神经网络陷波滤波器