电机数字控制系统高精度转子速度检测方法研究

发布时间：2023-08-06 07:12

　　永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因具有转动惯量低、能量密度大、响应速度快、整体构造简单等特点,在航天飞行、电动汽车、导航系统、船舶电力推进等领域得到普遍应用。实现永磁同步电机高性能闭环矢量控制的关键步骤为高精度的转子速度检测,快(少相移)、准(少衰减)、稳(少干扰)是速度采样的目标。通常采用对光电编码器输出位置信号微分的方法来检测电机速度,测速精度会受到光栅盘量化误差的限制;且所测值为一个采样周期内速度平均值而非某一时刻瞬时值,从而产生滞后环节,使速度采样的准确性并不十分理想。本文着重从改善上述两种误差入手,设计出高精度速度检测的方法。首先,从永磁同步电机的矢量控制模型切入,阐述了增量式光电编码器的相关概念、工作过程和三种基本的光电码盘信号测速方法即测频率法、测周期法、“M/T”法的适用速度段、误差讨论等。其次,在分析常见速度检测方法的基础上,针对光电编码器在控制系统中产生的脉冲信号上升沿与检测周期开始或结束时刻无法严格同步所产生的量化误差的问题,设计了不固定检测周期的转速观测器,实现了检测周期和码盘方波脉冲信号的同步,使量...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 永磁同步伺服控制系统在国内外研究现状
        1.2.2 永磁同步电机转速测量的方法及研究现状
    1.3 课题主要研究内容和章节安排
第二章 永磁同步电机矢量控制模型及常见测速方法
    2.1 永磁同步电机的数学模型
        2.1.1 定子电压和磁链方程
        2.1.2 转矩方程
        2.1.3 机械运动方程
    2.2 永磁同步电机矢量控制
        2.2.1 i_d=0控制方式
        2.2.2 电压空间矢量SVPWM调制技术
    2.3 增量式光电编码器的测速原理
    2.4 常见的测速方法与对比分析
        2.4.1 定时测角法(“M”法)
        2.4.2 定角测时法(“T”法)
        2.4.3 “M/T”法
        2.4.4 “M”法、“T”法、“M/T”法的比较
    2.5 本章小结
第三章 不固定检测周期转速观测器
    3.1 状态观测器基本原理
    3.2 不固定检测周期转速观测器的设计
        3.2.1 二阶不固定检测周期转速观测器算法
        3.2.2 三阶不固定检测周期转速观测器算法
    3.3 系统仿真与建模
        3.3.1 在PMSM双闭环调速系统中的应用
        3.3.2 二阶观测器仿真及结果分析
        3.3.3 三阶观测器仿真及结果分析
        3.3.4 二阶和三阶观测器法性能比较
    3.4 本章小结
第四章 基于卡尔曼滤波的转速观测器
    4.1 卡尔曼滤波器的基本原理
    4.2 卡尔曼滤波的转速观测器设计
        4.2.1 一般型卡尔曼滤波观测器算法
        4.2.2 改良型卡尔曼滤波观测器算法
    4.3 系统仿真与建模
        4.3.1 一般型卡尔曼滤波观测器仿真结果分析
        4.3.2 改良型卡尔曼滤波观测器仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 基于降阶卡尔曼滤波的转速观测器
    5.1 基于改良型卡尔曼的降阶观测器算法
    5.2 系统仿真及结果分析
        5.2.1 在PMSM双闭环调速系统中的应用
        5.2.2 仿真结果分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3839294