基于滑模变结构算法的永磁同步电机控制策略研究

发布时间：2017-05-12 02:08

  本文关键词：基于滑模变结构算法的永磁同步电机控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代电力电子技术的飞速发展,助推了电力传动与自动控制系统的研究进步,伺服系统被广泛的应用于各大领域,从以前的传统工业农业生产,到现在的航天航空、军事器械等都取得了不错的功绩。随着应用环境的日益复杂化,对伺服系统的性能提出了更严格的要求,永磁同步电机交流伺服系统应运而生;然而永磁同步电机变量多,耦合度强,对系统参数和负载变化敏感,提高系统性能的关键点则在于控制策略的选取。本文首先对永磁同步电机的基本结构与数学模型做出了详细的分析,论述了矢量控制的原理及常用方法,选定id=0控制作为本文系统的矢量控制,逆变器采用空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM),搭建了电流速度双闭环伺服系统。而后对系统运行过程中存在的抗扰动能力不足等问题,提出采用滑模变结构控制策略,深入分析了其基本原理与设计方法,建立了速度、位置环滑模观测器,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真与研究,将仿真结果与PI控制对比分析,验证了将滑模控制应用于伺服系统方案的可操作性与性能的优越性。最后,针对滑模变结构控制中普遍存在的抖振问题,分析了产生原因,提出了改进方案,搭建了仿真模型,结果表明,改进后的滑模控制器有效地控制了固有抖振问题,提高了伺服系统的鲁棒性,能够满足高性能的伺服系统的要求。
【关键词】：永磁同步电机 矢量控制 滑模控制 模糊控制
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 永磁同步电机交流伺服系统的发展及趋势10-12
• 1.2.1 交流伺服系统国内外研究现状及发展趋势10-11
• 1.2.2 PMSM交流伺服系统国内外研究现状及发展趋势11-12
• 1.3 滑模变结构理论发展及应用情况12-16
• 1.3.1 滑模变结构的引入12-13
• 1.3.2 滑模变结构理论发展和研究现状13-15
• 1.3.3 滑模变结构控制在交流伺服系统中的应用15-16
• 1.4 主要研究内容16-17
• 2 永磁同步电机伺服系统数学模型及控制方法17-34
• 2.1 永磁同步电机基本结构17-18
• 2.2 永磁同步电机基本方程18-19
• 2.3 永磁同步电机数学模型19-20
• 2.4 PMSM的矢量控制20-23
• 2.4.1 矢量控制基本原理20-21
• 2.4.2 矢量控制的坐标变换21-22
• 2.4.3 PMSM矢量控制方法22-23
• 2.5 空间矢量脉宽调制技术23-33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 永磁同步电机伺服系统滑模控制研究34-55
• 3.1 滑模变结构控制的基本原理34-36
• 3.2 滑模变结构基本设计步骤36-41
• 3.2.1 切换函数的设计36-37
• 3.2.2 控制率的设计37-38
• 3.2.3 滑模变结构若干问题38-41
• 3.3 永磁同步电机伺服系统滑模变结构控制41-50
• 3.3.1 永磁同步电机伺服系统滑模观测器的设计41-44
• 3.3.2 速度环滑模变结构设计44-47
• 3.3.3 位置环滑模变结构设计47-50
• 3.4 传统滑模观测器存在的问题与改进50-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 永磁同步电机伺服系统滑模变结构控制建模仿真55-68
• 4.1 基于SVPWM调制的永磁同步电机伺服系统的仿真实现55-58
• 4.2 基于PI控制的永磁同步电机伺服系统建模仿真58-62
• 4.2.1 电流环设计58-59
• 4.2.2 速度环设计59-60
• 4.2.3 仿真结果60-62
• 4.3 基于滑模变结构控制的永磁同步电机伺服系统建模仿真62-67
• 4.3.1 传统SMC控制设计及仿真结果62-64
• 4.3.2 新型SMC控制设计及仿真结果64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 总结与展望68-70
• 参考文献70-73
• 附录73-74
• 致谢74

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