低速伺服系统M/T测速改进与预测控制算法研究

发布时间：2024-01-29 12:04

　　永磁同步电机具有效率高,精度高,动态响应快等特点,广泛用于交流伺服控制系统中。随着伺服系统在工业领域的广泛应用,提高伺服系统低转速时的性能成为了一个研究热点。本文以减小交流伺服系统低转速运行时的转速波动为目的,分别对测速方法以及转速环控制器进行研究。本文建立了永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型。分析了低转速条件下传统测速方法的若干性能参数以及转子位置误差对电流环相关计算的影响。采用LuGre摩擦模型分析永磁同步电机在低转速时的摩擦转矩非线性的特性同时分析摩擦模型相关参数对摩擦转矩的影响。在低转速时,电机转子所受到的摩擦转矩发生突变是电机转速波动较大的原因。本文分析了模型参考自适应转速测量方法的误差来源。低转速条件下编码器测速法和模型参考自适应法均存在一定的误差与使用条件。本文根据改进的电机运动学方程设计M/T法和模型参考自适应配合观测器。在传统的基于最小二乘法的转子位置计算方法中引入转速得出更精确的当前转子位置。转子位置误差对传统的预测控制方法将造成不利的影响。本文根据电机的运动学方程设计转速预测方法。根据转速预测方法设计控制器,对转速环控制器进行改进。本文在MATLAB/Sim...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 永磁同步电机精确位置估计方法研究现状
        1.2.2 摩擦模型研究现状
        1.2.3 低速控制器研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 伺服系统低速性能影响因素分析
    2.1 引言
    2.2 永磁同步电机矢量控制
        2.2.1 坐标变换
        2.2.2 永磁同步电机数学建模
        2.2.3 矢量控制系统
    2.3 低速下转速及转子位置信息误差
        2.3.1 传统转速测量方法误差分析
        2.3.2 转子位置误差的影响
    2.4 摩擦转矩及其影响
        2.4.1 LuGre摩擦模型
        2.4.2 斯特里贝克效应
    2.5 永磁同步电机矢量控制系统及摩擦模型仿真
        2.5.1 矢量控制系统仿真
        2.5.2 LuGre摩擦模型仿真
    2.6 本章小结
第3章 M/T法与MRAS融合测速观测器设计
    3.1 引言
    3.2 模型参考自适应转速测速法
        3.2.1 参考模型与可调模型的确定
        3.2.2 自适应律的确定
        3.2.3 模型参考自适应法误差来源
    3.3 M/T法和MRAS测速法配合观测器设计
    3.4 基于最小二乘的转子位置计算方法
    3.5 模型参考自适应法仿真实验
    3.6 本章小结
第4章 改进的低速转速预测控制算法
    4.1 引言
    4.2 电流预测控制
        4.2.1 直接电流预测控制
        4.2.2 双配置电流预测控制
        4.2.3 脉冲宽度调制电流预测控制
    4.3 转矩预测控制
    4.4 改进的转速预测控制
    4.5 本章小结
第5章 伺服电机平台低速控制仿真及实验
    5.1 引言
    5.2 M/T法的FPGA实现
        5.2.1 M/T法的Matlab/Verilog联合仿真
        5.2.2 M/T法在Zynq实验平台实现
    5.3 精确转子位置计算及测速方法配合效果仿真
        5.3.1 精确转子位置估计仿真
        5.3.2 M/T法和MRAS配合观测器
    5.4 改进预测控制方法实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3888154