多余度永磁同步电机及容错控制研究

发布时间：2018-05-30 10:21

本文选题：高可靠性 + 容错　；参考：《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：电机伺服系统作为自动控制系统中不可或缺的核心组成部分,对现代工业的发展起着至关重要的作用,而随着航空、航天、军事、医疗机械、电动汽车等领域的高速发展,系统的复杂度逐渐提升,而且大量液压系统也正被电动系统所取代,因此提升电机伺服系统本身的可靠性对于整个系统可靠性和容错能力的提升显得尤为重要。针对电机伺服系统可靠性以及容错能力的提升,目前工程上广泛采取的手段包括多相电机技术、双余度技术以及开关磁阻电机技术等。针对以上方案在某些特定场合有待完善的方面,本文提出一种多余度电机伺服系统容错模式,利用逆变器冗余技术,在提升电机容错能力的基础上,同时从原理上解决伺服系统低压大功率问题以及系统小型化问题。从一个新的角度对如何改善电机伺服系统可靠性问题进行研究。首先,本文对多余度电机伺服系统的工作原理进行了分析,介绍了多余度系统的基本结构组成,根据结构形式,建立系统的数学模型并进行简化,推导系统的电压平衡方程以及传递函数,分析系统受到干扰时的稳定性。其次,对系统的可靠性进行总体分析,将传统系统与多余度系统的理论可靠性进行对比,从理论上证明多余度电机伺服系统对于提升系统可靠性的意义。具体实现方案为:首先是控制策略的规划,根据控制策略设计系统的硬件电路,包括运动控制模块、编码器模块、过渡通讯模块、电机驱动模块等几个组成部分。传感器方面选取磁电式编码器,在单对极磁电编码器的基础上进行组合式磁电编码器的设计与实验,并完成编码器精度的测试。其次,根据大功率永磁同步电机的特点,设计多余度外转子电机,对电机的电磁特性进行分析,并确定电机的槽极数、材料以及结构形式等技术指标。为验证本课题所提出的电机伺服系统容错原理,搭建多余度永磁同步电机伺服系统实验平台,对多余度系统控制原理进行验证。首先,针对多余度永磁同步电机本体,对余度之间的感应电动势系数以及力矩系数的一致性展开实验分析与验证。其次,测试各余度输出电压的同步性并驱动电机完成电流环和速度环运转试验,验证系统的可控性。最后对系统进行了故障实验,证明多余度电机伺服系统的高可靠性以及容错能力。
[Abstract]:In order to improve the reliability of motor servo system and to improve the reliability of motor servo system , this paper presents a new method for improving the reliability of motor servo system . The high reliability and fault - tolerant ability of servo system of redundant motor are proved .
【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】：2017
【分类号】：TM341

【参考文献】