永磁同步直线电机电流预测控制策略研究

发布时间：2021-05-18 14:11

　　永磁同步直线电机（Permanent Magnet Synchronous Linear Motor,PMSLM）作为直驱式传动机构的核心单元,推力密度大,控制精度高,机械损耗小,被广泛应用在半导体制造设备、计算机数控车床、光刻机等高精度设备中。在PMSLM矢量控制系统中,电流环品质决定整个电机系统的控制性能。电流预测控制算法相比于传统的电流控制算法,具有良好的动态性能和静态性能,更适用于一些高精度场合,引起国内外学者广泛关注。然而,PMSLM电流预测控制是基于模型的控制算法,实际运行中电机模型参数变化引起电流静差甚至振荡,严重影响电机控制性能。因此论文以PMSLM为研究对象,开展电流预测控制策略研究,对解决上述问题具有重大意义。论文在对PMSLM及其控制策略进行分析和综述的基础上,详细介绍它的基本结构和工作原理,分别建立PMSLM在三相静止坐标系、两相静止坐标系以及两相旋转坐标系下的数学模型,并阐述了矢量控制的基本思路。论文推导出PMSLM的离散数学模型,以此为基础构建永磁同步直线电机PWM电流预测控制模型。通过计算下一周期的参考电压指令对数字控制系统引起的延时问题作了一拍补偿。分析... 

【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 直线电机国内外研究现状
        1.2.2 永磁同步直线电机电流控制策略国内外研究现状
        1.2.3 电流预测控制的国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容和章节安排
第二章 永磁同步直线电机数学模型
    2.1 引言
    2.2 永磁同步直线电机基本结构和工作原理
    2.3 永磁同步直线电机的数学模型
        2.3.1 基于三相静止坐标系的永磁同步直线电机数学模型
        2.3.2 坐标变换
        2.3.3 基于两相静止坐标系的永磁同步直线电机数学模型
        2.3.4 基于两相旋转坐标系的永磁同步直线电机数学模型
    2.4 永磁同步直线电机矢量控制
        2.4.1 矢量控制技术基本原理
        2.4.2 矢量控制系统构成
        2.4.3 SVPWM技术
    2.5 本章小结
第三章 永磁直线同步电机电流预测控制
    3.1 引言
    3.2 永磁直线同步电机的离散化数学模型
    3.3 PWM电流预测控制基本原理
    3.4 PWM电流预测控制的参数敏感性分析
    3.5 增量式电流预测控制
    3.6 增量电流预测控制的参数敏感性分析
    3.7 仿真结果与分析
        3.7.1 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制电阻鲁棒性比较
        3.7.2 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制电感鲁棒性比较
        3.7.3 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制磁链鲁棒性比较
    3.8 本章小结
第四章 基于滑模观测器的鲁棒电流预测控制
    4.1 引言
    4.2 滑模观测器的基本原理
    4.3 滑模观测器设计
    4.4 观测器稳定性分析
    4.5 仿真结果与分析
        4.5.1 鲁棒电流预测控制和改进鲁棒电流预测控制抗负载扰动性能比较
        4.5.3 鲁棒电流预测控制和改进鲁棒电流预测控制电感鲁棒性比较
    4.6 本章小结
第五章 基于d SPACE实时仿真系统的实验验证
    5.1 引言
    5.2 d SPACE实时仿真系统
        5.2.1 d SPACE简述
        5.2.2 系统的硬件配置
        5.2.3 系统的软件配置
    5.3 基于DS1007的PMSLM矢量控制系统
    5.4 基于d SPACE平台的实验验证
        5.4.1 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制电阻鲁棒性比较
        5.4.2 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制电感鲁棒性比较
        5.4.3 传统PWM电流预测控制和鲁棒电流预测控制磁链鲁棒性比较
        5.4.4 鲁棒电流预测控制和改进鲁棒电流预测控制抗负载扰动性能比较
        5.4.5 鲁棒电流预测控制和改进鲁棒电流预测控制电感鲁棒性比较
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录 :作者在攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]直线电机位置伺服系统的增强复合非线性控制[J]. 刘阳阳,程国扬.  电机与控制应用. 2019(12)
[2]基于小波神经网络和非线性扰动观测器的直线伺服系统控制[J]. 赵希梅,原浩,朱文彬.  电工技术学报. 2019(19)
[3]基于内模干扰观测器的永磁同步直线电机无差拍电流预测控制方法[J]. 尹忠刚,白聪,杜超,刘静.  电工技术学报. 2018(24)
[4]永磁直线同步电机伺服系统自抗扰反步控制器[J]. 陈志翔,高钦和,谭立龙,牛海龙.  国防科技大学学报. 2018(03)
[5]异形永磁体圆柱型直线电机的优化设计[J]. 罗辞勇,李竹田,沈启平.  电工技术学报. 2017(17)
[6]基于重心邻域算法的无铁心永磁同步直线电机优化设计研究[J]. 宋俊材,董菲,赵吉文,窦少昆,冯银义,何中燕.  中国电机工程学报. 2017(12)
[7]中低速磁浮单边直线电机设计及特性优化[J]. 陈雅婷,陈特放,邓江明,于天剑,唐建湘,成庶.  哈尔滨工业大学学报. 2016(09)
[8]面向舰载机电磁弹射器的双边直线感应电机研究[J]. 刘希军,张昆仑,刘国清.  系统仿真学报. 2016(04)
[9]基于矢量作用时间的新型预测转矩控制[J]. 夏长亮,仇旭东,王志强,史婷娜.  中国电机工程学报. 2016(11)
[10]永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法[J]. 王庚,杨明,牛里,贵献国,徐殿国.  中国电机工程学报. 2015(10)

硕士论文
[1]基于扩张状态观测器的永磁同步直线电机反步控制方法研究[D]. 顾宇翔.西安理工大学 2019
[2]基于速度规划的永磁直线伺服系统自适应反推滑模控制[D]. 吴勇慷.沈阳工业大学 2018
[3]高功率因数双边直线游标永磁电机的设计与分析[D]. 朱剑.江苏大学 2017
[4]永磁直线同步电机伺服控制系统研究[D]. 张勇.浙江大学 2014



本文编号：3193931