基于滑模观测器位置估计的永磁同步电机矢量控制系统研究

发布时间：2021-03-09 01:06

　　永磁同步电机具有结构简单,功率密度高,寿命长等诸多优点。因而在航空航天,汽车电子,机器人关节伺服系统等领域得到广泛应用。传统永磁同步电机伺服控制系统中,需要在转子机械轴安装位置传感器获取转子位置信息。这种方式增加了电路系统的复杂度,降低了系统的稳定性,同时还制约了其应用场合。因此研究永磁同步电机无位置传感器控制技术,具有重要的应用价值。本文以机器人训练平台为应用背景,训练平台对永磁同步电机提出了无位置传感器控制的需求,因此本文设计了一种滑模观测器以实现电机无位置传感器运行,与传统滑模观测器相比获得了更高的精度的转子位置与速度信息。本文所做工作与创新性如下:1.讨论了目前常用的有位置传感器永磁同步电机控制方法。论述分析了永磁同步电机的结构与工作特性,并在同步旋转坐标系下建立了其数学模型。讨论了矢量控制系统的基本特性。进而搭建了基于滑模观测器无位置传感器矢量控制框架。2.针对传统滑模观测器存在抖振和观测精度不高的问题,通过引入Fal函数作为饱和函数的方式对传统滑模观测器进行改进,并对改进后的观测器稳定性与稳态误差进行分析。对于启动过程,通过在系统启动阶段采用脉振高频电压注入法的方式,降低启... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

按电机供电方式分类

1.1.2 课题来源本文课题来源于课题来源：面向机器人零能耗步态的混合哈密顿系统控制研究(cstc2013jcyjjq40001)，步行机器人在步态训练过程中需要一个良练平台。训练平台上需使用多个电机来共同调节一个可移动装置来跟踪机走，在机器人摔倒后使用该装置将机器人提起，并将机器人运送回原点，行下一次的训练。步行机器人训练平台[12]其结构图与实物图如图 1.2 所示。

大量的研究与工程试验，针对永磁同步电机控制技术，主要提架：压变频调速控制系统(Variable Voltage and Variable Frequency电机变压变频调速系统基本结构如图 1.3 所示。在矢量控制理通常使用变压变频技术来对电机速度进行控制。这种方式通过和频率控制定子磁场旋转速度，根据位置传感器反馈的速度情幅值与频率，进而实现对转速闭环控制的目的[14]。这种控制框单，方便实现的优点。缺点是只能通过安装速度传感器的方式转速环，无法获取电机的电磁转矩和电流信息[16]。使得其控制主要用在对控速精度要求不是很高的场合，例如油泵、风机以置等[15,16]。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]永磁同步电动机驱动系统数字PI调节器参数设计[J]. 董恒,王辉,黄科元.  电气传动. 2009(01)
[5]一种改进的三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法研究[J]. 曹彧,阳春华,喻寿益.  自动化技术与应用. 2006(05)
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博士论文
[1]基于预测控制的电动汽车用永磁同步电机控制策略与关键技术研究[D]. 刘旭东.山东大学 2016
[2]基于电压电流组合模型磁链观测器的感应电机无速度传感器控制关键技术研究[D]. 王凯.浙江大学 2014



本文编号：3071978