数控机床永磁同步电机无速度传感器控制策略的研究与实现

发布时间：2024-01-30 11:47

　　智能制造业精密部件的加工依赖于先进的数控机床,而数控机床的核心之一是伺服系统。目前,高性能伺服系统的研究热点是永磁同步电机伺服系统,因此,本文以数控机床为工程研究背景,以永磁同步电机为具体研究对象。通过永磁同步电机的数学模型,构建其矢量控制系统,通过对转速环控制方法、电流环控制方法,无速度传感器技术的研究,提高伺服系统的鲁棒性及系统控制的精度。首先,介绍伺服系统控制策略及控制方法的发展现状,随后选取合适的坐标系建立永磁同步电机数学模型,结合电压空间变换技术、矢量控制策略、转速环和电流环控制器,组建永磁同步电机双闭环伺服系统模型。其次,设计转速环控制器,利用滑模变结构算法改善系统易受内部参数摄动的问题。为改善传统滑模控制的抖振问题,引入了指数趋近律和新切换函数的动态滑模控制算法。为改善动态滑模控制器的抗干扰能力,设计线性自抗扰动态滑模协调函数控制算法。再次,为进一步改善系统在调节时间方面的性能,设计自适应滑模电流环控制器。同时设计无迹卡尔曼算法,实现无传感器转子速度的精确跟踪。通过Matlab/Simulink仿真,验证了此控制系统的稳定性、抗干扰性及无传感器技术的有效性。最后,搭建DS...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 数控机床伺服系统的分类、特征及发展现状
    1.3 永磁同步电机伺服系统的控制方法研究现状
        1.3.1 PMSM的控制策略与控制算法
        1.3.2 PMSM无速度传感器控制研究现状
    1.4 研究的目的与意义
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 永磁同步电机伺服控制系统建模
    2.1 永磁同步电机结构
    2.2 永磁同步电机数学模型
        2.2.1 PMSM的坐标变换
        2.2.2 旋转坐标系下的PMSM数学模型
        2.2.3 静止坐标系下的PMSM数学模型
    2.3 永磁同步电机矢量控制系统
    2.4 电压空间变换技术
        2.4.1 SVPWM调制
        2.4.2 SVPWM合成原理
        2.4.3 SVPWM算法的实现
    2.5 永磁同步电机系统的模型仿真
    2.6 文章小结
第3章 永磁同步电机伺服系统控制器设计
    3.1 速度控制器设计
        3.1.1 滑模控制理论
        3.1.2 动态滑模控制器设计
        3.1.3 动态滑模与线性自抗扰协调控制器设计
    3.2 速度控制器仿真实验
    3.3 电流环控制器设计
    3.4 双闭环系统仿真实验
    3.5 本章小结
第4章 永磁同步电机伺服系统无速度传感器设计
    4.1 卡尔曼滤波原理
    4.2 无迹卡尔曼观测器设计
    4.3 基于UKF的PMSM矢量控制系统仿真
    4.4 本章小结
第5章 永磁同步电机伺服系统实验设计
    5.1 PMSM伺服系统硬件电路
        5.1.1 DSP控制芯片
        5.1.2 主控电路及电源电路
        5.1.3 电流采样及驱动电路
    5.2 PMSM伺服系统软件设计
    5.3 实验验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献



本文编号：3890096