基于最优控制的永磁同步电动机伺服系统研究
[Abstract]:PMSM (permanent Magnet synchronous Motor) (PMSM) has many advantages such as high efficiency, simple structure and so on. At present, the AC servo system with PMSM as the control object has been widely used in aerospace, military defense, industrial production and national life. When PMSM is applied to high precision and strong immunity, because of its strong coupling and multivariable nonlinear system, traditional PID control is difficult to meet the increasing performance requirements. So this paper starts with the advanced modern control theory and studies the motor body to find a way to improve the drive performance of PMSM servo system. The main contents of this paper are as follows: firstly, the structure of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is introduced and analyzed, and the mathematical model of PMSM in common coordinate system is derived. Several common vector control methods are compared and the most suitable id=0 vector control is selected. This paper presents a hybrid current control strategy for small inductance permanent magnet synchronous motor (PMSM), which consists of time optimal control (TOC) and PI control. The hybrid current control strategy is used to improve the dynamic performance of the dq shaft stator current of the vector control permanent magnet synchronous motor (PMSM). Based on the time TOC theory, the optimal switching curve for controlling the dq axis current is derived. Based on the curve and current error, the dq axis voltage is obtained, so that the dq axis current reaches the given value in the shortest time. Because the actual system is not a continuous model and the inductance of the motor is small, the experiment can not achieve the effect of simulation, so the TOC controller is improved and combined with the PI control, and the fuzzy controller is used to switch. The good dynamic and steady performance of dq axis current is realized by taking their respective advantages. A new position control strategy combining linear quadratic (LQ) optimal control with sliding mode variable structure control (SMC) is proposed. Under ideal conditions, PMSM can be described as a linear model by coordinate transformation, and the position controller can be designed by using the LQ optimal control theory in order to obtain the predetermined performance index. However, the actual PMSM system will have a variety of uncertain factors. When there are external disturbances, parameter changes and other problems, the performance of simple LQ control deviates from the predetermined target, so combining with SMC can deal with the characteristics of uncertain nonlinear systems. It can effectively improve the problem of poor robustness of LQ control. In order to verify the control strategy proposed in this paper, a set of high performance and good stability PMSM servo system hardware and software is designed with TMS320F2808 DSP as the core and the characteristics of vector control. The realization method of the key part is expounded. Finally, the experimental results show that the hardware system can meet the needs of the proposed control scheme, and has the advantages of high reliability and good real-time performance.
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM341
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,本文编号:2317268
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