基于转矩观测器的PMSM滑模变结构矢量控制系统

发布时间：2017-11-28 08:28

  本文关键词：基于转矩观测器的PMSM滑模变结构矢量控制系统

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【摘要】：永磁同步电动机(permanent Magnet Synchronous Motors,PMSM)以其轻量化、可靠性高、损耗低等优点著称,在电机控制领域如空调、电动汽车,压缩机等方面广泛推广应用。传统的双闭环控制(速度环和电流环)在PMSM控制系统中通常采用PI控制器。虽然,PI调节器对于解决线性问题有很好的效果,却不能很好的解决非线性问题。然而,PMSM多变量强耦合的特点会存在诸多非线性因素,如电流耦合,参数的摄动和外部扰动等。所以传统PI控制已经不能满足人们对电机控制高性能的要求,滑模变结构控制作为一种非线性控制算法,为PMSM提供了一种很好的高性能控制策略。针对PMSM速度控制非线性问题,本文详细介绍了滑模变结构控制的原理和传统的设计方法,分析了滑模变结构控制会带来的抖振问题的原因和解决方法。重点研究了一个基于转矩观测器的PMSM积分滑模变结构速度控制器。在传统积分滑模变结构的基础上,结合积分消除噪音的优点和滑模变结构不需要确定参数的优势,通过选择合适的控制律和滑模面,设计了一个积分滑模变结构速度控制器,同时构建一个负载转矩观测器,实时观测负载转矩变化,有效改善了负载转矩变化时带来的抖振问题。运用Lyapunov稳定性理论分别对积分滑模变结构控制系统和负载转矩观测器进行了稳定性分析。在MATLAB/Simulink平台上,针对基于转矩观测器PMSM积分滑模变结构速度控制,在额定转速、负载变化和系统参数变化时分别与传统PI控制性能进行仿真对比研究。仿真结果表明,采用基于转矩观测器的积分滑模速度控制策略抗干扰能力强,系统鲁棒性好。仿真和实验结果表明本文所设计的控制器对参数变化和负载扰动具有良好的跟踪能力,同时,系统的鲁棒性也得到了提升。最后,搭建了以TI公司TMS320F2812为控制芯片的PMSM矢量控制系统实验平台,并做了相关实验。实验进一步验证了本文提出的基于转矩观测器的PMSM积分滑模变结构速度控制系统的可行性和优越性。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341;TP273

【参考文献】

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本文编号：1233347