基于反馈线性化解耦滑模控制的永磁同步电机调速系统研究

发布时间：2017-06-21 20:18

  本文关键词：基于反馈线性化解耦滑模控制的永磁同步电机调速系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机以其体积小、结构简单、功率密度高、效率高以及可靠性高等优点,被广泛应用于国防、工业、医疗、民用等领域。本文以永磁同步电机为研究对象,采用不同的控制策略逐步进行深入研究,实现了控制系统的良好动、静态性能。主要研究内容如下:首先,推导了永磁同步电机的数学模型,通过坐标变换建立了其在坐标系下的数学模型。在此基础上,结合矢量控制中,$的控制策略设计了永磁同步电机+双闭环控制系统,对各环节+控制器的参数设计做了详细的描述,并针对电机模型中存在的耦合现象采用电压前馈的方法进行解耦。理论分析及仿真结果表明矢量控制对永磁同步电机具有较好的控制效果。其次,基于非线性系统的精确线性化控制方法,采用精确反馈线性化原理对永磁同步电机进行输入-输出线性化,该方法通过坐标变换和状态反馈将系统的数学模型转变为两个线性子系统,在实现线性化的同时也对系统中电流和转速存在的耦合现象进行了精确的解耦。随后运用极点配置原理对两个线性子系统分别设计了控制器。仿真结果表明反馈线性化控制与传统的矢量控制相比,在对电机动态性能方面的控制更具优势。再次,结合滑模变结构控制方法的优势,在传统滑模趋近律控制方法的基础上针对系统中存在的抖振问题,提出了一种加入终端吸引的指数趋近律控制方法。该方法能够有效的抑制抖振现象。将改进型的滑模变结构控制方法作为系统的控制器与反馈线性化控制相结合共同作用于永磁同步电机,实现了对电机更好的控制效果。仿真结果表明将反馈线性化方法与改进滑模的控制方法相结合不仅能改善系统的动态效果,而且能够综合滑模变结构控制强鲁棒性的特点。最后,基于实验室现有资源搭建了永磁同步电机控制系统实验平台。在实验平台上完成了永磁同步电机控制系统的传统矢量控制实验、反馈线性化控制系统实验以及反馈线性化和滑模变结构控制相结合控制方法的实验,实验结果表明本文所采用的控制策略具有良好的控制性能。
【关键词】：永磁同步电机 矢量控制 反馈线性化控制 滑模变结构控制 指数趋近律
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 永磁同步电机控制策略综述17-22
• 1.3 滑模变结构控制22-24
• 1.4 论文主要研究内容24-26
• 2 永磁同步电机的数学模型及其矢量控制系统26-43
• 2.1 永磁同步电机的转子结构与特征26-27
• 2.2 永磁同步电机的数学模型27-31
• 2.3 永磁同步电机矢量控制系统31-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 反馈线性化控制及其在PMSM调速系统中的应用43-57
• 3.1 非线性控制系统的基本理论43-47
• 3.2 反馈线性化原理47-49
• 3.3 基于输入输出反馈线性化的PMSM调速系统49-56
• 3.4 本章小结56-57
• 4 滑模变结构控制及其在PMSM调速系统中的应用57-69
• 4.1 变结构控制的基本原理57-61
• 4.2 改进滑模趋近律61-65
• 4.3 基于反馈线性化的PMSM滑模调速系统65-68
• 4.4 本章小结68-69
• 5 永磁同步电机调速系统实验研究69-80
• 5.1 永磁同步电机调速系统硬件设计69-74
• 5.2 永磁同步电机调速系统软件设计74-75
• 5.3 实验结果分析75-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6 结论与展望80-82
• 参考文献82-88
• 作者简介88-90
• 学位论文数据集90

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