滑模控制和观测器在永磁同步电机控制系统中的应用研究
发布时间：2022-10-18 20:16
随着现代电机控制方法的发展和国家工业技术的提高,永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）的应用领域不断拓宽,因此,对它的性能要求也会越来越高。先进的控制算法对提升PMSM的控制性能具有重要意义,而滑模控制算法因其具有鲁棒性强,不易受外界扰动和内部参数时变影响的优点,成为控制PMSM系统最为重要的算法之一。为了保证滑模控制具有强鲁棒性的同时,还能减弱抖振现象,在传统指数趋近律的基础上,重新设计切换增益,得到一种改进的指数趋近律。而后将经典PI控制中的电流与转速控制器分别设计成基于改进指数趋近律下的滑模控制器,并与传统滑模控制方法进行仿真对比,验证改进指数趋近律可以减弱抖振的有效性。为了减少不确定因素对系统精度造成的影响,考虑如何抑制综合扰动,将自抗扰控制与滑模控制相结合,重新设计PMSM的电流与转速控制器。在自抗扰控制的反馈环节中采用了非线性的滑模控制规律,并采用一种非线性干扰观测器来估计综合扰动,简化了扩张状态观测器的参数整定问题。仿真结果表明,该方法可以提高PMSM控制系统的抗扰能力与动静态性能。最后,对PMSM无传感器控制进行研...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 永磁同步电机的控制策略
1.3 永磁同步电机控制算法的研究现状
1.4 观测器问题的研究现状
1.5 课题的研究内容
第2章 永磁同步电机及其矢量控制
2.1 永磁同步电机的本体结构及种类
2.2 永磁同步电机的数学模型
2.2.1 坐标变换原理
2.2.2 PMSM在 ABC坐标系下的数学模型
2.2.3 PMSM 在d -q坐标系下的数学模型
2.3 永磁同步电机的矢量控制
2.3.1 矢量控制的基本原理
2.3.2 SVPWM的原理及实现
2.4 基于矢量控制的PMSM经典PI控制系统
2.4.1 电流PI控制器
2.4.2 转速PI控制器
2.5 仿真结果与分析
2.6 本章小结
第3章 基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制系统
3.1 滑模控制的基本原理
3.1.1 滑模控制的实现
3.1.2 产生抖振现象的原因与解决办法
3.2 基于改进指数趋近律的SMC算法
3.3 基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制系统
3.3.1 改进电流滑模控制器
3.3.2 改进转速滑模控制器
3.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第4章 基于NESO的 PMSM自抗扰滑模控制系统
4.1 基于NESO的电流自抗扰滑模控制器
4.1.1 传统电流自抗扰控制器
4.1.2 基于NESO的电流自抗扰控制器
4.1.3 电流滑模非线性反馈控制律
4.2 基于NESO的转速自抗扰滑模控制器
4.2.1 基于NESO的转速自抗扰控制器
4.2.2 转速滑模非线性反馈控制律
4.3 基于NESO的转速预估
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于分级式滑模观测器的PMSM自抗扰滑模控制系统
5.1 传统滑模观测器算法
5.1.1 传统滑模观测器
5.1.2 基于反正切函数的转子位置估计
5.1.3 仿真结果与分析
5.2 分级式滑模观测器算法
5.2.1 基于ENDOB的前级扩张状态观测器
5.2.2 基于双曲正切函数的后级滑模观测器
5.3 仿真结果与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模自抗扰的电制动系统动态负载模拟[J]. 马瑞海,王丽芳,张俊智,何承坤. 汽车工程. 2020(02)
[2]基于滑模观测器的PMSM变结构直接转矩控制[J]. 曹兆锦,牛绿原,刘超. 大电机技术. 2020(01)
[3]基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器[J]. 刘鹏. 电光与控制. 2019(12)
[4]基于滑模控制器的双臂机器人控制仿真[J]. 敖天翔,李铭浩,刘满禄,王姮. 自动化仪表. 2019(02)
[5]永磁同步电机模型预测磁链控制[J]. 牛峰,韩振铎,黄晓艳,张健,李奎,方攸同. 电机与控制学报. 2019(03)
[6]一种基于改进模型预测控制算法的永磁同步电机多参数辨识研究[J]. 王楠楠,蔡彬. 微电机. 2018(11)
[7]基于高阶微分滑模面的不确定飞机控制系统自适应滑模控制[J]. 武晓晶,吴学礼,邵士凯,刘慧贤. 河北科技大学学报. 2018(05)
[8]永磁同步电机新型三矢量模型预测电流控制[J]. 兰志勇,王波,徐琛,李理. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[9]基于改进幂次趋近律的壁板振动主动滑模控制[J]. 马天兵,罗智,杜菲. 科学技术与工程. 2018(09)
[10]基于滑模ESO转速辨识的永磁同步电机滑模自抗扰控制[J]. 侯利民,任一夫. 计算机应用. 2017(S2)
博士论文
[1]不确定非线性系统高阶滑模控制及在电力系统中的应用[D]. 韩耀振.华北电力大学(北京) 2017
[2]基于干扰观测器的几类非线性系统抗干扰控制[D]. 张慧凤.东北大学 2016
[3]混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D]. 金宁治.哈尔滨理工大学 2012
硕士论文
[1]基于反电动势观测器的永磁同步电机无速度传感器控制[D]. 戴启.湖南工业大学 2019
[2]模型预测控制在永磁同步电机中的应用与研究[D]. 孟月.河北科技大学 2019
[3]工业机器人用永磁同步电机优化设计与分析[D]. 胡弼.广东工业大学 2019
[4]无速度传感器的PMSM滑模自抗扰控制研究[D]. 任一夫.辽宁工程技术大学 2018
[5]基于改进型滑模观测器的PMSM无传感器控制策略研究[D]. 赵培迪.河北科技大学 2018
[6]基于观测器的感应电机无速度传感器策略研究[D]. 樊志枭.吉林大学 2018
[7]机器人用永磁同步电机伺服系统设计[D]. 陈铕旭.东南大学 2018
[8]基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制算法研究及实现[D]. 程传宗.湖南大学 2018
[9]基于最优滑模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究[D]. 韩宁.青岛科技大学 2018
[10]机械臂的滑模控制算法研究[D]. 鲁丙涛.河南科技大学 2018
本文编号：3692981
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 永磁同步电机的控制策略
1.3 永磁同步电机控制算法的研究现状
1.4 观测器问题的研究现状
1.5 课题的研究内容
第2章 永磁同步电机及其矢量控制
2.1 永磁同步电机的本体结构及种类
2.2 永磁同步电机的数学模型
2.2.1 坐标变换原理
2.2.2 PMSM在 ABC坐标系下的数学模型
2.2.3 PMSM 在d -q坐标系下的数学模型
2.3 永磁同步电机的矢量控制
2.3.1 矢量控制的基本原理
2.3.2 SVPWM的原理及实现
2.4 基于矢量控制的PMSM经典PI控制系统
2.4.1 电流PI控制器
2.4.2 转速PI控制器
2.5 仿真结果与分析
2.6 本章小结
第3章 基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制系统
3.1 滑模控制的基本原理
3.1.1 滑模控制的实现
3.1.2 产生抖振现象的原因与解决办法
3.2 基于改进指数趋近律的SMC算法
3.3 基于改进指数趋近律的PMSM滑模控制系统
3.3.1 改进电流滑模控制器
3.3.2 改进转速滑模控制器
3.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第4章 基于NESO的 PMSM自抗扰滑模控制系统
4.1 基于NESO的电流自抗扰滑模控制器
4.1.1 传统电流自抗扰控制器
4.1.2 基于NESO的电流自抗扰控制器
4.1.3 电流滑模非线性反馈控制律
4.2 基于NESO的转速自抗扰滑模控制器
4.2.1 基于NESO的转速自抗扰控制器
4.2.2 转速滑模非线性反馈控制律
4.3 基于NESO的转速预估
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于分级式滑模观测器的PMSM自抗扰滑模控制系统
5.1 传统滑模观测器算法
5.1.1 传统滑模观测器
5.1.2 基于反正切函数的转子位置估计
5.1.3 仿真结果与分析
5.2 分级式滑模观测器算法
5.2.1 基于ENDOB的前级扩张状态观测器
5.2.2 基于双曲正切函数的后级滑模观测器
5.3 仿真结果与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑模自抗扰的电制动系统动态负载模拟[J]. 马瑞海,王丽芳,张俊智,何承坤. 汽车工程. 2020(02)
[2]基于滑模观测器的PMSM变结构直接转矩控制[J]. 曹兆锦,牛绿原,刘超. 大电机技术. 2020(01)
[3]基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器[J]. 刘鹏. 电光与控制. 2019(12)
[4]基于滑模控制器的双臂机器人控制仿真[J]. 敖天翔,李铭浩,刘满禄,王姮. 自动化仪表. 2019(02)
[5]永磁同步电机模型预测磁链控制[J]. 牛峰,韩振铎,黄晓艳,张健,李奎,方攸同. 电机与控制学报. 2019(03)
[6]一种基于改进模型预测控制算法的永磁同步电机多参数辨识研究[J]. 王楠楠,蔡彬. 微电机. 2018(11)
[7]基于高阶微分滑模面的不确定飞机控制系统自适应滑模控制[J]. 武晓晶,吴学礼,邵士凯,刘慧贤. 河北科技大学学报. 2018(05)
[8]永磁同步电机新型三矢量模型预测电流控制[J]. 兰志勇,王波,徐琛,李理. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[9]基于改进幂次趋近律的壁板振动主动滑模控制[J]. 马天兵,罗智,杜菲. 科学技术与工程. 2018(09)
[10]基于滑模ESO转速辨识的永磁同步电机滑模自抗扰控制[J]. 侯利民,任一夫. 计算机应用. 2017(S2)
博士论文
[1]不确定非线性系统高阶滑模控制及在电力系统中的应用[D]. 韩耀振.华北电力大学(北京) 2017
[2]基于干扰观测器的几类非线性系统抗干扰控制[D]. 张慧凤.东北大学 2016
[3]混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D]. 金宁治.哈尔滨理工大学 2012
硕士论文
[1]基于反电动势观测器的永磁同步电机无速度传感器控制[D]. 戴启.湖南工业大学 2019
[2]模型预测控制在永磁同步电机中的应用与研究[D]. 孟月.河北科技大学 2019
[3]工业机器人用永磁同步电机优化设计与分析[D]. 胡弼.广东工业大学 2019
[4]无速度传感器的PMSM滑模自抗扰控制研究[D]. 任一夫.辽宁工程技术大学 2018
[5]基于改进型滑模观测器的PMSM无传感器控制策略研究[D]. 赵培迪.河北科技大学 2018
[6]基于观测器的感应电机无速度传感器策略研究[D]. 樊志枭.吉林大学 2018
[7]机器人用永磁同步电机伺服系统设计[D]. 陈铕旭.东南大学 2018
[8]基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制算法研究及实现[D]. 程传宗.湖南大学 2018
[9]基于最优滑模控制的永磁同步电机矢量控制系统研究[D]. 韩宁.青岛科技大学 2018
[10]机械臂的滑模控制算法研究[D]. 鲁丙涛.河南科技大学 2018
本文编号：3692981
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3692981.html
