永磁同步伺服电动机具有高速度、高效率和高可靠性等优点,同时还具有低噪音和低成本以及长寿命等特点。近年来,随着新材料的发展,永磁同步电动机得到了迅速发展,并得到了广泛的应用。而以其为被控对象的伺服系统的控制性能会受到诸多不确定因素的影响,如对象参数摄动、外部负载扰动,未建模部分、非线性因素等。同时,需要注意,降低控制器参数摄动对系统性能的影响也是提高系统鲁棒性能的重要环节。 为了降低控制器参数及被控对象参数摄动对系统性能造成的影响,同时,保证系统的跟踪性能和抗扰性能不变。本文采用改进的鲁棒二自由度控制结构,应用线性矩阵不等式方法设计了伺服系统鲁棒二自由度控制器。 改进的鲁棒二自由度控制结构继承了传统二自由度控制结构的优点,可以通过对系统输入和输出分别设计控制器来获得对给定信号的跟踪和对扰动信号的抑制。鲁棒二自由度控制结构还能实现对于对象参数具有鲁棒性的稳态零误差跟踪。论文进一步分析比较了在鲁棒二自由度控制结构和传统二自由度控制结构下,控制器参数摄动对系统性能的影响,并发现采用鲁棒二自由度结构设计的伺服系统对控制器的参数摄动灵敏度较低。因此,采用这种控制结构时系统整体鲁棒性能得到进一步改善。 为了简化控制器的设计过程,优化控制器性能,论文采用线性矩阵不等式方法进行二自由度控制器的设计。这种方法避开了加权函数选择等人为因素对控制器求解的影响,克服了Riccati方程处理中存在的许多不足,给出问题可解的一个凸约束条件,通过求解凸优化问题来得到满足设计要求的控制器。 仿真实验结果表明,采用本文方法设计的鲁棒二自由度控制器性能很好,不但保证了伺服系统的动静态性能,而且降低了系统对控制器参数摄动的灵敏度,提高了系统的整体鲁棒性能。