基于前馈和遗传算法的永磁同步电机伺服系统自抗扰研究
发布时间：2021-08-21 10:09
随着控制器技术、集成电路、高性能电机的研究以及控制策略的不断发展,交流伺服系统正逐步取代直流系统,应用越来越广泛。其中,永磁同步电机具有能量利用率高、起动力矩大、可靠性强而且结构简单等优点,在高精度、高效节能等场合得到广泛应用。伺服系统控制目前应用最多的方法是PID控制,而传统的PID控制难以满足复杂系统响应速度与精度兼备的要求,因此设计一个性能良好的永磁同步电机伺服系统控制方案有很重要的应用价值。为了减少负载和参数变化等扰动对PMSM伺服系统性能的影响,提高系统可靠性,重点研究了以下几个方面:对电机进行建模分析,通过电机结构和系统控制要求确定系统的控制策略;在id=0矢量控制策略的基础上,采用ADRC位置控制器,设计了非线性跟踪微分器、二阶扩张状态观测器和鲁棒PI非线性误差反馈控制率,用遗传算法优化了ADRC的部分重要参数,并采用前馈补偿进一步减少负载干扰的影响;完成伺服系统必要的软硬件设计并进行了实验测试。最后通过搭建仿真模型和实验分别验证了在空载、加载还有变参数等情况下系统的抗干扰能力,证明遗传算法优化后的ADRC控制系统的稳定性和鲁棒性强于PID控制系统,...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流电机控制策略分类（2）PID控制
永磁同步电机结构（内埋式）
（a）凸装式 （b）嵌入式 （c）内埋式图 2-2 永磁同步电机转子结构 被控对象数学模型永磁同步电机结构相当复杂，其中的磁路，电流相互耦合很难分开进行分析。有能产生磁场的永久磁体，定子和转子之间的磁场作用力使转子不停地转动[6的相对位置是不断变化的，而运动也会使他们之间参数的相互关系不停地改变来很复杂。可以通过建立数学模型简化对永磁同步电机的分析，永磁同步电机影响关系复杂，为了方便分析，同时简化模型，减少计算，现作如下假设[58]：（1）忽略电机内部铁芯对磁场的影响，认为磁场强度和能量处处均匀，忽略，认为通过铁芯电流增大会相应地增大磁场，不计温度升高对电机性能的影响（2）转子的永磁材料不导电，认为永磁体内部的磁导率不受内部环境影响[64,（3）定子三相绕组在空间位置上平均分布，在一个平面内平分圆周角；（4）转子的磁场和反电势以及气隙磁势都是无干扰谐波的正弦波；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PMSM空间电压矢量控制技术仿真研究[J]. 李忠祥,刘国巍,陈瑞. 中国科技信息. 2018(Z1)
[2]永磁同步电机矢量控制系统设计分析[J]. 张健. 内燃机与配件. 2017(24)
[3]遗传算法理论研究及其应用[J]. 范爽. 科技与创新. 2017(23)
[4]人工智能中遗传算法的研究与应用[J]. 秦可凡. 中国战略新兴产业. 2017(44)
[5]无传感器矢量控制在PMSM上抑制滑模抖振的研究[J]. 冯华峰,潘海鹏. 工业控制计算机. 2017(11)
[6]基于参考磁链矢量计算的PMSM直接转矩控制[J]. 宁博文,刘莹,程善美,秦忆. 电机与控制学报. 2017(09)
[7]基于SVPWM的变速发电恒频/恒压输出控制仿真[J]. 边浩然,资新运,曾繁琦,陈冠宇,张卫锋. 军事交通学院学报. 2017(08)
[8]地铁永磁同步电机SVPWM矢量控制[J]. 闵婕,于惠钧,睢铁杰,荣俊梅,李林. 新型工业化. 2017(06)
[9]增强并网逆变器对电网阻抗鲁棒稳定性的改进前馈控制方法[J]. 杨树德,同向前,尹军,王海燕,邓亚平. 电工技术学报. 2017(10)
[10]电动车用永磁同步电机矢量控制策略[J]. 张宽,文红举,范钰琢,熊亮. 汽车工程师. 2017(01)
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]电动客车永磁同步电机设计与参数研究[D]. 符荣.西北工业大学 2015
[3]基于神经网络的码垛机器人视觉位姿测量及伺服控制研究[D]. 李晓刚.北京林业大学 2015
[4]基于自适应传感器的交流伺服系统前馈控制研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
[6]自动微装配系统的关键技术研究[D]. 吴朝明.重庆大学 2013
[7]无刷双馈电机直接反馈控制系统分析与设计方法的研究[D]. 王乐英.天津大学 2012
[8]基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D]. 张伟.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于PLC的智能PID方法研究与实现[D]. 沈乾坤.西安理工大学 2017
[2]基于ADRC的四旋翼飞行器自主避障控制系统研究[D]. 章志诚.浙江大学 2017
[3]轮毂驱动永磁同步电机的设计与分析[D]. 祝子冲.东南大学 2017
[4]基于双滑模结构永磁同步电机矢量控制策略研究[D]. 吉宁安.南京理工大学 2017
[5]基于ARM的码垛机器人关节伺服系统研究[D]. 金国杰.浙江工业大学 2016
[6]重型机床进给伺服系统性能分析与电机选型[D]. 桑伟进.华中科技大学 2016
[7]基于一种改进遗传算法的PMSM矢量控制系统优化设计[D]. 张轶.湖南科技大学 2014
[8]基于状态观测器的永磁同步电机直接转矩预测控制研究[D]. 张微微.中国海洋大学 2014
[9]基于ARM的吊舱推进器中同步电机控制系统的设计[D]. 刘成明.大连海事大学 2014
[10]无位置传感器PMSM电机系统可靠性研究[D]. 杨阳.吉林大学 2014
本文编号：3355399
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流电机控制策略分类（2）PID控制
永磁同步电机结构（内埋式）
（a）凸装式 （b）嵌入式 （c）内埋式图 2-2 永磁同步电机转子结构 被控对象数学模型永磁同步电机结构相当复杂，其中的磁路，电流相互耦合很难分开进行分析。有能产生磁场的永久磁体，定子和转子之间的磁场作用力使转子不停地转动[6的相对位置是不断变化的，而运动也会使他们之间参数的相互关系不停地改变来很复杂。可以通过建立数学模型简化对永磁同步电机的分析，永磁同步电机影响关系复杂，为了方便分析，同时简化模型，减少计算，现作如下假设[58]：（1）忽略电机内部铁芯对磁场的影响，认为磁场强度和能量处处均匀，忽略，认为通过铁芯电流增大会相应地增大磁场，不计温度升高对电机性能的影响（2）转子的永磁材料不导电，认为永磁体内部的磁导率不受内部环境影响[64,（3）定子三相绕组在空间位置上平均分布，在一个平面内平分圆周角；（4）转子的磁场和反电势以及气隙磁势都是无干扰谐波的正弦波；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PMSM空间电压矢量控制技术仿真研究[J]. 李忠祥,刘国巍,陈瑞. 中国科技信息. 2018(Z1)
[2]永磁同步电机矢量控制系统设计分析[J]. 张健. 内燃机与配件. 2017(24)
[3]遗传算法理论研究及其应用[J]. 范爽. 科技与创新. 2017(23)
[4]人工智能中遗传算法的研究与应用[J]. 秦可凡. 中国战略新兴产业. 2017(44)
[5]无传感器矢量控制在PMSM上抑制滑模抖振的研究[J]. 冯华峰,潘海鹏. 工业控制计算机. 2017(11)
[6]基于参考磁链矢量计算的PMSM直接转矩控制[J]. 宁博文,刘莹,程善美,秦忆. 电机与控制学报. 2017(09)
[7]基于SVPWM的变速发电恒频/恒压输出控制仿真[J]. 边浩然,资新运,曾繁琦,陈冠宇,张卫锋. 军事交通学院学报. 2017(08)
[8]地铁永磁同步电机SVPWM矢量控制[J]. 闵婕,于惠钧,睢铁杰,荣俊梅,李林. 新型工业化. 2017(06)
[9]增强并网逆变器对电网阻抗鲁棒稳定性的改进前馈控制方法[J]. 杨树德,同向前,尹军,王海燕,邓亚平. 电工技术学报. 2017(10)
[10]电动车用永磁同步电机矢量控制策略[J]. 张宽,文红举,范钰琢,熊亮. 汽车工程师. 2017(01)
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]电动客车永磁同步电机设计与参数研究[D]. 符荣.西北工业大学 2015
[3]基于神经网络的码垛机器人视觉位姿测量及伺服控制研究[D]. 李晓刚.北京林业大学 2015
[4]基于自适应传感器的交流伺服系统前馈控制研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
[6]自动微装配系统的关键技术研究[D]. 吴朝明.重庆大学 2013
[7]无刷双馈电机直接反馈控制系统分析与设计方法的研究[D]. 王乐英.天津大学 2012
[8]基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D]. 张伟.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于PLC的智能PID方法研究与实现[D]. 沈乾坤.西安理工大学 2017
[2]基于ADRC的四旋翼飞行器自主避障控制系统研究[D]. 章志诚.浙江大学 2017
[3]轮毂驱动永磁同步电机的设计与分析[D]. 祝子冲.东南大学 2017
[4]基于双滑模结构永磁同步电机矢量控制策略研究[D]. 吉宁安.南京理工大学 2017
[5]基于ARM的码垛机器人关节伺服系统研究[D]. 金国杰.浙江工业大学 2016
[6]重型机床进给伺服系统性能分析与电机选型[D]. 桑伟进.华中科技大学 2016
[7]基于一种改进遗传算法的PMSM矢量控制系统优化设计[D]. 张轶.湖南科技大学 2014
[8]基于状态观测器的永磁同步电机直接转矩预测控制研究[D]. 张微微.中国海洋大学 2014
[9]基于ARM的吊舱推进器中同步电机控制系统的设计[D]. 刘成明.大连海事大学 2014
[10]无位置传感器PMSM电机系统可靠性研究[D]. 杨阳.吉林大学 2014
本文编号：3355399
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3355399.html
教材专著
