基于滑模方法的伺服系统位置跟踪控制研究

发布时间：2022-12-09 21:05

　　永磁同步电机（Permanent magnet synchronous machine,PMSM）伺服系统已成为现代工业生产中不可或缺的一部分。但其作为一个多变量强耦合的非线性系统,在运行过程中时常会受环境的变化而导致参数的摄动,并且负载转矩的不确定性以及电机的未建模特性等非线性因素都会影响电机的稳定运行。因此对电机伺服系统在存在以上干扰的情况下的鲁棒算法研究具有重要的意义。本文基于滑模方法结合扰动观测器的方式对PMSM伺服系统的速度和位置实现跟踪控制,扰动观测器用于对系统的集总扰动在线估计,并实时补偿给滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并通过数字仿真和dSPACE电机平台的实验验证。（1）系统性地阐述了电机伺服系统的发展现状,以及电机控制策略的国内外现状,分析了电机控制领域面临的挑战以及应对措施;简述了各种坐标系下的PMSM伺服系统数学模型的转换关系,并介绍了电机矢量控制原理和SVPWM调制策略。（2）针对PMSM伺服系统在速度跟踪中存在参数偏移和负载转矩不确定性的问题,提出了一种基于趋近律的PMSM终端滑模控制方法。首先,提出了一个可以动态适应系统状态变化的趋近律;其次,将参数偏移和负... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 PMSM位置伺服系统控制理论的发展现状
    1.3 滑模控制发展现状
        1.3.1 滑模控制的基本原理和研究趋势
        1.3.2 滑模控制在电机控制中的应用
    1.4 本论文的结构安排
第二章 PMSM矢量控制系统
    2.1 PMSM机械结构及分类
    2.2 PMSM数学模型
        2.2.1 PMSM在静止坐标系下的数学模型
        2.2.2 PMSM在旋转坐标系下的数学模型
    2.3 PMSM的矢量控制策略
        2.3.1 矢量控制基本原理
        2.3.2 SVPWM调制原理
        2.3.3 SVPWM实现过程
    2.4 本章小结
第三章 基于趋近律的PMSM终端滑模控制
    3.1 基于趋近律的滑模控制器的设计
        3.1.1 滑模趋近律的提出
        3.1.2 滑模控制器的设计
    3.2 滑模扰动观测器的设计与参数估计
        3.2.1 设计滑模扰动观测器
        3.2.2 参数估计
    3.3 仿真结果分析
    3.4 实验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 基于混合二阶滑模的伺服位置跟踪控制
    4.1 含扰PMSM模型和扰动估计
        4.1.1 具有扰动的PMSM模型
        4.1.2 集总扰动的估计
    4.2 混合二阶滑模控制器的设计
        4.2.1 传统滑模控制器的估计
        4.2.2 混合二阶滑模控制器的设计
    4.3 仿真结果分析
    4.4 实验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 基于分数阶滑模的伺服位置跟踪控制
    5.1 PMSM的数学模型和扰动估计
        5.1.1 含有集总扰动的PMSM数学模型
        5.1.2 集总扰动的估计
    5.2 分数阶滑模控制算法的设计
        5.2.1 分数阶微积分理论和分数阶滑模控制
        5.2.2 分数阶电流环滑模控制器的设计
        5.2.3 位置-速度环分数阶滑模控制器的设计
    5.3 仿真和实验验证
        5.3.1 仿真结果分析
        5.3.2 实验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机位置伺服系统滑模控制研究[J]. 蒋梦琴,高强,刘静宝,曾令梦,侯远龙.  电气自动化. 2018(02)
[2]带电阻在线辨识的改进型永磁同步电机滑模观测方法[J]. 张勇军,汪伟,张小庆,肖雄,尚敬.  电机与控制学报. 2017(06)
[3]基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制[J]. 刘京,李洪文,邓永停.  光学精密工程. 2017(05)
[4]基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制[J]. 樊英,周晓飞,张向阳,张丽,程明.  电工技术学报. 2017(05)
[5]表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机电磁特性对比[J]. 罗帅,孙晓东,杨泽斌,李可.  轴承. 2017(02)
[6]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国.  电工技术学报. 2016(12)
[7]基于离散滑模观测器的锂电池荷电状态估计[J]. 孙冬,陈息坤.  中国电机工程学报. 2015(01)
[8]基于动态滑模控制的永磁同步电机位置速度一体化设计[J]. 许叙遥,林辉.  电工技术学报. 2014(05)
[9]永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制[J]. 李政,胡广大,崔家瑞,刘广一.  中国电机工程学报. 2014(03)
[10]永磁同步电动机新型自适应滑模控制[J]. 钱荣荣,骆敏舟,赵江海,叶晓东.  控制理论与应用. 2013(11)

博士论文
[1]永磁同步电机伺服系统的转速控制策略研究[D]. 左月飞.南京航空航天大学 2016
[2]分数阶滑模控制理论及其应用研究[D]. 邓立为.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
[4]传统和高阶滑模控制研究及其应用[D]. 李鹏.国防科学技术大学 2011
[5]永磁同步电机直接转矩控制系统若干关键问题研究[D]. 杨建飞.南京航空航天大学 2011

硕士论文
[1]基于分数阶控制器的永磁同步电机控制策略研究[D]. 王圣.北京理工大学 2016
[2]基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制研究[D]. 胡蓉.西南交通大学 2014
[3]基于DSP的永磁同步电机滑模变结构控制系统的研究[D]. 欧阳叙稳.华南理工大学 2012
[4]永磁同步电机的矢量控制系统[D]. 汤新舟.浙江大学 2005



本文编号：3715374