永磁同步电机速度自抗扰控制的研究

发布时间：2017-08-02 01:12

  本文关键词：永磁同步电机速度自抗扰控制的研究

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【摘要】：伺服电机作为主要的机电能量转换设备,在机电控制系统当中得到了广泛的应用,在以电机作为执行元件的机电控制系统当中,电机的控制性能是影响整个电控系统性能的一个主要因素,但是电机在运行时,由于受到采样误差、计算量化误差以及工作条件变化导致的转速、转矩波动等因素的影响,会使电机的控制性能变差,难以达到控制的要求。因此,本文以南京埃斯顿公司的EMJ-04APB22三相交流永磁同步电机为控制对象,针对电机工作条件变化对电机性能的影响,采用自抗扰控制算法实现永磁同步电机的控制,以此来提高永磁同步电机的控制性能。本文的主要工作内容如下:(1)首先,针对永磁同步电机三相坐标系下模型难于求解的问题,通过坐标变换获得两相旋转坐标系下的数学模型,并根据永磁同步电机在两相旋转坐标系下的机械运动方程和自抗扰控制器的数学模型,详细设计了永磁同步电机的自抗扰控制器;然后,根据永磁同步电机速度控制系统的组成,在Matlab/simulink环境下搭建了永磁同步电机的速度电流双PI闭环控制和自抗扰控制的系统仿真模型;最后,通过对两种仿真模型的仿真结果的对比分析,说明自抗扰控制对永磁同步电机速度控制系统具有良好的控制效果。(2)研究了自抗扰控制的辨识补偿技术和状态反馈观测技术,提出了转矩补偿的自抗扰控制策略,设计了永磁同步电机辨识补偿自抗扰控制器和负载转矩的状态观测器,并将负载转矩的观测值引入到永磁同步电机辨识补偿自抗扰控制器形成永磁同步电机负载转矩补偿的自抗扰控制器。(3)根据永磁同步电机控制系统的组成,以DSP为核心从系统的硬件电路和软件设计两方面对实验平台进行了设计,并对所提控制策略进行了实验研究与分析,进一步验证了控制策略的有效性。
【关键词】：永磁同步电机 DSP微处理器 自抗扰控制器 状态观测器 负载转矩辨识
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势11-13
• 1.3 永磁同步电机速度控制国内外的研究现状13-17
• 1.4 本文研究的内容17-18
• 第2章 永磁同步电机速度自抗扰控制系统的设计18-42
• 2.1 引言18
• 2.2 永磁同步电机的数学模型18-21
• 2.2.1 永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型18-20
• 2.2.2 PMSM坐标变换与两相旋转坐标系下的数学模型20-21
• 2.3 PMSM矢量控制策略分析与矢量控制速度电流PI双闭环系统21-23
• 2.3.1 PMSM矢量控制策略分析21-22
• 2.3.2 永磁同步电机矢量控制速度电流PI双闭环控制系统22-23
• 2.4 自抗扰控制技术及自抗扰控制器数学模型23-28
• 2.4.1 自抗扰控制技术24-25
• 2.4.2 自抗扰控制器的数学模型25-28
• 2.5 永磁同步电机自抗扰控制器的设计28-34
• 2.6 永磁同步电机自抗扰控制与PID控制的仿真对比分析34-41
• 2.6.1 永磁同步电机速度电流PI双闭环控制系统的仿真分析35-38
• 2.6.2 永磁同步电机自抗扰控制的仿真分析38-41
• 2.7 本章小结41-42
• 第3章 基于负载转矩辨识补偿的自抗扰控制器的设计42-50
• 3.1 引言42
• 3.2 基于模型补偿优化的永磁同步电机自抗扰速度控制系统结构42-43
• 3.3 负载转矩状态观测器的设计43-48
• 3.3.1 状态观测器的原理及设计43-44
• 3.3.2 永磁同步电机全阶负载状态观测器设计44-46
• 3.3.3 永磁同步电机降阶负载状态观测器设计46-48
• 3.4 负载转矩辨识补偿的自抗扰控制器的设计48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 伺服控制系统的软硬件设计50-62
• 4.1 永磁同步电机控制系统的硬件设计50-56
• 4.1.1 硬件结构的总体设计50-51
• 4.1.2 系统电源的设计51-54
• 4.1.3 DSP的选型与系统设计54-55
• 4.1.4 检测电路的设计55-56
• 4.2 永磁同步电机控制系统的软件设计56-60
• 4.2.1 主程序的设计56-57
• 4.2.2 定时中断服务子程序57-59
• 4.2.3 部中断服务子程序59-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第5章 系统的调试与实验62-68
• 5.1 引言62
• 5.2 实验与分析62-66
• 5.3 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 结论68-69
• 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间的学术成果74-76
• 致谢76

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本文编号：607000