基于STM32的永磁同步电机驱动控制系统的研究

发布时间：2020-09-09 10:08

　　随着工业4.0的提出,我国的制造业和物流行业的发展速度更加迅速,使得自动导引车(AGV)在工业发展中扮演的角色越来越重要。AGV工业机器人的核心部分是驱动控制系统,高性能的控制系统是保证AGV安全稳定运行的前提条件。永磁同步电机(PMSM)以其优良的控制特性成为了本控制系统驱动电机的首选,本文以表贴式永磁同步电机(SPMSM)为控制对象,分别从硬件、控制算法和软件着手,设计了一套基于STM32的AGV专用的永磁同步电机驱动控制系统,最后对该系统进行了仿真和实验验证。首先,本文对永磁同步电机交流伺服系统的研究现状和AGV机器人的发展现状及前景进行了阐述,介绍了永磁同步电机几种常见的结构和各自的应用场合。并在相关假设条件下,详细介绍了坐标变换原理。通过分析比较几种常见的永磁同步电机矢量控制策略后确定了_di(28)0的控制方式。其次,重点研究了将分数阶控制理论应用到永磁同步电机速度控制系统中的问题;以分数阶控制理论为基础,设计了基于频域法的分数阶PI~?速度控制器。以改进型的Oustaloup滤波器法对分数阶微分算子s~?进行整数阶逼近,在Matlab/Simulink环境下分别建立了基于分数阶PI~?速度控制器的SPMSM控制系统的仿真模型和基于传统PI速度控制器的SPMSM控制系统的仿真模型,并在系统空载、转速突变和恒载加速三种不同的工况下进行了仿真对比,仿真结果表明分数阶PI~?控制器下的系统的动态响应性能更好,鲁棒性更强。最后,以意法半导体公司的STM32F103ZET6控制器作为本控制系统的主控芯片,完成了AGV工业机器人专用的永磁同步电机驱动控制系统的软、硬件设计,并在此基础上搭建了实验平台。在搭建的实验平台上完成了一系列的相关实验,实验结果证明了本课题所设计的永磁同步电机驱动控制系统的稳定性和本文所提出的控制算法的优越性。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341;TP273
【部分图文】：

函数图像,函数图像

[( )/ ]001( ) lim ( 1) ( )jt a ha thjαD f t f t jhhj 1)jj 为函数(1 z) 的多项式系数。数阶微积分公式的定义积分公式的定义为：-11( ) ( ) ( )d( )ta taD f t t f ，且一般情况下令 a 0，这时微分记号可以简写为 D界， t 表示积分的上界。另外， ( )为 Gamma 函数，n 可以取值为任何数，其表达式为： 10dt zz e t t 的变化如图 3.1 所示：

伯德图,伯德图,滤波器,微分算子

1hhbd 的非有理部分可以近似成如下的形式： '1lim lim1NkNN Nk NksK s K ss 分数阶微分算子的改进滤波器如下： 2 '21Nh h kk Nh kd ds b s ssb d s b s d s 极点可以写成如下的形式：22 1'kNbkdb ，22 1kNhkbd 次为 0.6 的微分算子0.6s 为例，设区间-3 3 1 0 ,10 为感兴趣的，图 3.3 所示为传统的 Oustaloup 滤波器法及其改进的方法的

求解参数,相位稳定,裕度

沈阳工业大学硕士学位论文 2c cp2 2i ic c1π π1 cos sin2 2TKT T （3.48）由式（3.44）、（3.47）和（3.48）三个方程，可以非常方便地解出分数阶PI 控制器的三个控制参数pK 、iT 和。其具体设计步骤如下：（1）确定截止频率和相位稳定裕度本文设定截止频率为c 150rad s，相位稳定裕度m 65。

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