永磁直线同步电机无速度传感器直接推力控制方法研究
本文选题:永磁直线同步电机 + 直接推力控制 ; 参考:《沈阳工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:直接推力控制(DTC)由于其控制结构简单,动态响应快,对电机参数依赖较少等优点而成为直线电机伺服领域的研究热点。针对传统直接推力控制存在推力脉动大,且系统抗扰性差等问题,本文设计了基于扩展状态观测器的直接推力积分反步控制系统,并结合空间电压矢量脉宽调制技术来优化系统设计。无速度传感器技术可以降低设备成本,并提高系统可靠性,因此将两者结合的无速度传感器直接推力控制成为未来直线伺服领域的发展方向之一。本文以永磁直线同步电机为控制对象,研究内容如下:首先,分析了永磁直线同步电机工作原理和数学模型,在此基础上详细分析了传统直接推力系统的各部分构成和基本原理,最后根据其系统框图建立仿真分析了传统直接推力控制存在的问题。其次,采用积分反步控制法,将系统分为两个子系统,分别设计速度调节器,推力和磁链调节器,推导出合适的实际控制律,并结合空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM),获得恒定的开关频率。同时为增强系统抗干扰性,采用扩张状态观测器(ESO)估计负载扰动并进行前馈补偿。建立基于ESO的直接推力积分反步控制的仿真模型,并对仿真结果与传统直接推力控制进行了对比分析。最后,在分析传统滑模速度观测器基础上,针对传统观测器抖动大的问题,从滑模观测器的切换函数、滑模开关增益和反电动势滤波处理三个方面进行改进。将改进的滑模观测器与基于ESO的直接推力积分反步控制结合,实现无速度传感器控制。进而对整个系统进行仿真,验证控制策略的可行性。
[Abstract]:Direct thrust control (DTC) has become a research hotspot in the field of linear motor servo due to its advantages of simple control structure, fast dynamic response and less dependence on motor parameters.Aiming at the problems of high thrust pulsation and poor disturbance rejection in traditional direct thrust control, a direct thrust integral backstepping control system based on extended state observer is designed in this paper.And the space voltage vector pulse width modulation technology is used to optimize the system design.Speed sensorless technology can reduce the cost of equipment and improve the reliability of the system, so the speed sensorless direct thrust control which combines the two technologies has become one of the development directions in the future linear servo field.This paper takes the permanent magnet linear synchronous motor as the control object. The research contents are as follows: firstly, the working principle and mathematical model of the permanent magnet linear synchronous motor are analyzed.On this basis, the composition and basic principle of the traditional direct thrust system are analyzed in detail. Finally, the problems existing in the traditional direct thrust control are analyzed by simulation according to the block diagram of the system.Secondly, the system is divided into two subsystems by using the integral backstepping control method. The speed regulator, thrust regulator and flux chain regulator are designed respectively, and the appropriate practical control law is deduced.The space voltage vector pulse width modulation (SVPWM) technique is used to obtain a constant switching frequency.The extended state observer (ESO) is used to estimate the load disturbance and to compensate for the disturbance.The simulation model of direct thrust integration backstepping control based on ESO is established, and the simulation results are compared with the traditional direct thrust control.Finally, based on the analysis of the traditional sliding mode velocity observer, aiming at the problem of large jitter of the traditional observer, the switching function of the sliding mode observer, the sliding mode switching gain and the filter processing of the backEMF are improved.The improved sliding mode observer is combined with the direct thrust integration backstepping control based on ESO to realize the speed sensorless control.Then the whole system is simulated to verify the feasibility of the control strategy.
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM341
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 宁博文;程善美;秦忆;;基于负载转矩观测的PMSM直接转矩反步控制[J];电气传动;2015年05期
2 郭超伟;高艳霞;张曲遥;宋文祥;;基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制[J];电机与控制应用;2015年04期
3 宁博文;程善美;秦忆;;永磁同步电机直接转矩反步控制[J];微电机;2015年01期
4 朱瑛;程明;花为;张邦富;王伟;;基于滑模变结构模型参考自适应的电气无级变速器无传感器控制[J];电工技术学报;2015年02期
5 寿利宾;袁登科;;基于高频旋转电压信号注入的IPMSM无位置传感器控制[J];电机与控制应用;2014年12期
6 张洪帅;王平;韩邦成;程金绪;;基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法[J];电工技术学报;2014年07期
7 张磊;高春侠;;改进型永磁同步电机全速度范围无传感器控制策略[J];电机与控制学报;2012年07期
8 王正;王一平;;基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究[J];微电机;2012年05期
9 赵晓娟;崔建明;;永磁直线同步电动机直接推力控制的仿真研究[J];电气技术;2012年01期
10 王巍;汪玉凤;郭凤仪;;基于滑模观测器的PMSM模糊滑模控制[J];微特电机;2010年08期
相关博士学位论文 前2条
1 刘丽英;线性自抗扰控制策略在异步电机调速系统中的应用研究[D];天津大学;2010年
2 侯利民;永磁同步电机传动系统的几类非线性控制策略研究及其调速系统的实现[D];东北大学;2010年
,本文编号:1768870
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1768870.html