基于BP网的数控机床进给交流伺服系统研究

摘要

伺服系统是数控系统的重要组成部分，其性能优劣直接决定了数控系统的定位精度和静态、动态性能，从而直接影响机床的加工精度和产品的质量。交流伺服系统以其稳定、快速、高精度、调速范围宽等优点已获得越来越广泛的应用。
　　 本文以高性能交流伺服系统为研究对象展开，在构建由位置环、转速环与电流环组成的三环系统的基础上，采用常规PID控制，利用Matlab建立该系统的仿真模型并进行仿真分析，得出相关结论。进一步分析发现，随着控制对象的复杂程度加深，特别是因交流伺服系统存在非线性、强耦合、大滞后等情况，传统的PID控制就显得无能为力，难以使系统获得良好的跟随性能和抗干扰性能。
　　 本文提出一种基于BP网络的交流伺服系统PID控制策略，并通过编写M文件，应用MATLAB对系统在不同情况下进行仿真运行后分析。
　　 首先，系统仍采用由位置环、转速环与电流环组成三环结构，位置环仍采用负反馈控制，其控制器采用基于BP算法的PID控制器，以保证系统静态精度和动态跟踪的性能。基于BP网的PID控制器由经典PID控制器与。BP网络两部分组成，BP网络采用3-5-3的结构，其输出层的输出为PID控制器的三个参数KP，KI，KD通过神经网络的自学习，调整权系数，使其稳定状态对应于最优控制规律下的PID控制参数。
　　 第二，根据BP算法，编写M文件，利用MATLAB进行仿真分析。
　　 最后，将基于BP网的PID控制与常规PID控制两种情况下的系统输出响应曲线、参数整定曲线、抗干扰曲线等进行详细比较，得出：基于BP算法的PID控制，其输出响应迅速、超调量小、控制精度高且在干扰作用下能快速恢复稳定。从干扰情况下PID控制器三个参数KP，KI，KD的输出曲线也可看出，系统能适时对参数进行在线调整，体现了很好的自适应性和鲁棒性，能很好的满足系统设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论(前言)

1.1 数控机床及数控技术的发展

1.2 数控机床伺服系统简介

1.2.1 数控机床伺服系统的分类

1.2.2 数控机床进给伺服系统的性能要求

1.2.3 数控机床进给伺服系统的现状及发展趋势分析

1.3 课题背景、意义及框架

第2章 数控机床进给伺服系统的常规控制及仿真

2.1 三环伺服系统的构建

2.2 三环伺服系统的设计及分析

2.3 常规控制三环伺服系统的仿真分析

2.3.1 伺服系统的简化数学模型

2.3.2 常规PID控制仿真分析

2.4 小结

第3章 基于BP网的交流伺服系统

3.1 BP神经网络概述

3.2 基于BP网的PID控制实现

3.3 基于BP网的PID控制仿真结果分析

3.4 小结

结论

参考文献

攻读学位期间独立发表论文一览

致谢