基于参数辨识的低成本永磁同步电机伺服控制器设计

发布时间：2021-04-01 00:56

　　随着矢量控制在永磁同步电机伺服驱动器中的应用,伺服系统逐渐走向高性能和高精度的道路。在伺服驱动器的众多研究领域中,参数辨识是当前的一个研究热点。对于一些低成本的伺服系统而言,由于其传感器的精度比较低,电流和位置反馈存在较大的偏差和噪声,这会极大地影响参数辨识的精度,并降低伺服电机的性能。为了解决这个问题,本文通过参数辨识获取电机参数,并根据辨识结果设计和优化控制器,提高了低成本伺服驱动器的性能。本文首先分析了逆变器的非理想因素对电压矢量轨迹产生的畸变,以及传感器的采样误差对电流、角度和转速反馈的影响,并定量地推导了这些因素导致的参数辨识误差。然后使用多幅值电压定位方法对电阻和逆变器的等效电压进行离线辨识,通过电压补偿提高了电感离线辨识的精度。使用分步在线辨识的方法避免了电阻和磁链同时辨识的欠秩问题以及辨识结果的相互影响。针对电感在线辨识结果受电机工况和角度偏差影响较大的问题,采用高频电流注入的有扰动辨识算法,提高了电感辨识的精度和稳定性。最后进行机械参数的辨识,提出了基于摩擦转矩拟合的积分法惯量辨识策略,降低了转速噪声和摩擦转矩对惯量辨识的影响。本文以伺服系统的带宽为指标设计了电流和转... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外的研究现状
        1.2.1 永磁同步电机参数辨识的研究现状
        1.2.2 永磁同步电机控制器设计的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 永磁同步电机伺服系统的参数辨识
    2.1 永磁同步电机参数辨识的基本原理
        2.1.1 永磁同步电机的数学模型和控制策略
        2.1.2 参数辨识的基本概念和常用算法
    2.2 影响参数辨识精度的主要因素
        2.2.1 伺服系统和电机参数的相互影响
        2.2.2 非理想因素对参数辨识的影响
    2.3 伺服系统的离线参数辨识
        2.3.1 考虑非理想因素的伺服系统仿真
        2.3.2 电气参数的离线辨识
        2.3.3 机械参数的离线辨识
    2.4 伺服系统的在线参数辨识
        2.4.1 无扰动在线参数辨识
        2.4.2 有扰动在线参数辨识
        2.4.3 机械参数的在线辨识
    2.5 本章小结
3 永磁同步电机伺服系统的控制器设计
    3.1 伺服系统双闭环控制器的设计
        3.1.1 伺服系统电流控制器的设计
        3.1.2 伺服系统转速控制器的设计
    3.2 伺服系统转速控制的优化处理
        3.2.1 基于高阶级联滤波器的转速处理
        3.2.2 基于状态观测器的转速处理
        3.2.3 基于负载观测的转速波动抑制
    3.3 本章小结
4 伺服系统实验平台测试
    4.1 低成本伺服系统实验平台介绍
        4.1.1 伺服系统实验的硬件平台
        4.1.2 伺服系统实验的软件设计
    4.2 伺服系统平台的离线参数辨识实验
        4.2.1 电阻离线辨识实验
        4.2.2 电感离线辨识实验
        4.2.3 摩擦和磁链离线辨识实验
        4.2.4 惯量离线辨识实验
    4.3 伺服系统平台的在线参数辨识实验
        4.3.1 电气参数无扰动在线辨识实验
        4.3.2 电气参数有扰动在线辨识实验
        4.3.3 机械参数在线辨识实验
    4.4 伺服系统的控制器设计实验
        4.4.1 电流和转速控制器设计实验结果
        4.4.2 伺服系统转速优化处理实验结果
        4.4.3 基于负载观测的转速波动抑制实验
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续研究工作展望
参考文献
作者简历



本文编号：3112379