永磁同步电机运动学参数辨识算法研究

发布时间：2017-11-30 18:10

  本文关键词：永磁同步电机运动学参数辨识算法研究

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【摘要】：永磁同步电机相较于普通交流变频电机具有结构简单,功率因数高,运行损耗低,高力矩惯量比,控制简单方便的优势,广泛应用于要求定位准确,响应快速,调速范围宽的高性能伺服领域。然而,随着实际需求的提高与研究的深入,对永磁同步电机伺服系统性能的要求越来越高,其机械性能受电机运动学参数,尤其是系统转动惯量和负载转矩的影响较大。若能够对转动惯量和负载转矩进行实时辨识,依据辨识结果对其控制系统进行迅速调整,可大大提高永磁同步电机伺服系统的控制效果。本文围绕永磁同步电机的转动惯量与负载转矩辨识进行了以下研究:本文建立了永磁同步电机矢量控制数学模型及其双闭环仿真模型,针对转动惯量辨识提出了基于模型参考自适应原理的转动惯量辨识算法和基于递推最小二乘原理的转动惯量辨识算法。通过MATLAB/Simulink仿真分析了不同给定条件下两种算法的辨识结果情况,研究了增益系数对模型参考自适应算法的影响及遗忘因子对最小二乘算法的影响。针对辨识算法在快速性和稳定性方面存在的矛盾,提出了根据外界条件变化参数可调节的改进算法,有效提高了算法的辨识效果,增强了算法的实用性。同时,将惯量辨识结果与PI参数自整定技术相结合,对系统速度环控制器参数进行自整定,提高了系统的动态响应能力。针对负载转矩辨识,本文在全阶状态观测器的基础上运用状态重构思想,详细阐述了两种不同结构的降阶负载转矩观测器的构造思路,两种降阶负载转矩观测器结构中分别包含两个和一个调节参数,调节控制简便,实现了观测器结构的简化。通过建立相关仿真模型,选择不同的极点配置方式,分析研究了影响降阶负载转矩观测器辨识效果的因素,选取最优参数实现了对电机负载转矩的有效观测。同时,使用负载转矩辨识结果对系统增加前馈补偿,提高了系统的动态响应能力,减小了因负载转矩变化引起的速度波动。最后,以施耐德伺服电机为基础搭建了伺服电机转动惯量实验测试平台,使用Lab VIEW编制了上位机软件界面,设计相关实验模拟了伺服电机实际工作环境中出现的系统惯量和负载转矩发生变化的情景,验证了辨识算法的有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
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本文编号：1240045