基于永磁同步电机的伺服系统控制算法研究

发布时间：2017-07-20 11:01

  本文关键词：基于永磁同步电机的伺服系统控制算法研究

  更多相关文章： 永磁同步电机位置伺服系统 SVPWM 近似时间最优控制 组合非线性反馈控制 模态切换控制

【摘要】：本文重点研究了交流伺服系统的控制算法,包括传统PI控制、近似时间最优(PTOS)控制、组合非线性反馈(CNF)控制以及基于PTOS和CNF的切换控制(MSC)策略。PI控制简单实用,PTOS控制响应时间快,CNF控制响应超调量小,而MSC响应时间与超调量则介于PTOS与CNF之间。本文以TMS320F28069作为控制系统的核心芯片,采用永磁同步电机(PMSM)作为系统的控制对象,设计了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的矢量控制系统即PMSM位置伺服系统,并对交流伺服系统的矢量控制策略以及本文着重研究的控制算法做了详细的理论研究和实践探索。首先,本文详细介绍了PMSM伺服系统控制策略的研究现状和发展趋势,并对SVPWM技术、矢量控制策略以及本文研究的PI、PTOS、CNF以及MSC算法做了详细介绍,并针对这四种控制算法在MATLAB\Simulink下分别搭建了PMSM位置伺服系统的仿真模型,仿真结果验证了PTOS控制下系统响应最快、CNF控制下超调量小,而MSC策略下系统的响应时间和超调量介于二者之间,进而确定了本文的研究内容和主要工作。其次,在理论研究和系统仿真的基础上,本文详细给出了PMSM位置伺服系统的软件设计流程以及硬件平台的搭建原理,并针对实验过程中遇到的问题,给出了具体的解决方法。最后,在完成系统软件各模块程序编写之后,本文给出了在TMS320F28069的硬件平台上系统各模块的测试结果,在确保各模块程序编写正确与合理之后,将各模块整合到一起,完成了位置转速电流三闭环控制系统的搭建,并分别对PI控制、PTOS控制、CNF控制以及MSC策略的伺服系统进行软件调试,获得了与理论分析和仿真结果相一致的实验结果,验证了整个系统设计的正确性与合理性,并为后续更深入的研究打下了基础。
【关键词】：永磁同步电机位置伺服系统 SVPWM 近似时间最优控制 组合非线性反馈控制 模态切换控制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341;TM921.541
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 研究背景与意义16-17
• 1.2 研究现状与发展趋势17-21
• 1.2.1 伺服系统的发展历史与研究现状17
• 1.2.2 永磁同步电机的发展历史与应用17-18
• 1.2.3 永磁同步电机伺服系统控制策略及其发展方向18-21
• 1.3 论文内容安排21-24
• 第二章 永磁同步电机的工作原理及其矢量控制策略24-36
• 2.1 永磁同步电机的基本工作原理24-26
• 2.1.1 三相永磁同步电机的转子结构及物理模型24-25
• 2.1.2 PMSM的数学模型25-26
• 2.2 PMSM矢量控制策略26-27
• 2.3 空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术27-32
• 2.4 SVPWM在MATLAB\Simulink下的仿真实现32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 PMSM位置伺服系统控制算法及系统仿真36-52
• 3.1 典型伺服系统模型36
• 3.2 位置伺服系统控制算法36-42
• 3.2.1 PI控制律36-37
• 3.2.2 PTOS控制律37-39
• 3.2.3 CNF控制律39-41
• 3.2.4 MSC策略41-42
• 3.3 PMSM矢量控制系统的控制算法仿真42-50
• 3.3.1 位置伺服系统构成42-43
• 3.3.2 PMSM矢量控制系统的控制算法仿真43-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 PMSM位置伺服系统软硬件设计52-70
• 4.1 软件设计52-62
• 4.1.1 CCS6.0 简介52
• 4.1.2 位置伺服系统的DSP实现52-62
• 4.2 硬件设计62-69
• 4.2.1 系统总体结构62-63
• 4.2.2 TMS320F28069芯片介绍63
• 4.2.3 主电路设计63-64
• 4.2.4 驱动和保护电路设计64-66
• 4.2.5 控制电路设计66-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第五章 永磁同步电机位置伺服系统实验70-82
• 5.1 光电编码器安装位置校正、ADC校正、DAC测试实验71-72
• 5.2 PMSM起动实验72-76
• 5.2.1 SVPWM开环实验73-74
• 5.2.2 电流单闭环实验74
• 5.2.3 转速电流双闭环实验74-76
• 5.3 位置伺服系统控制算法实验76-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者简介90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 乐宏来;程国扬;;精确定位伺服系统的近似时间最优控制[J];组合机床与自动化加工技术;2012年07期

2 胡强晖;胡勤丰;;全局滑模控制在永磁同步电机位置伺服中的应用[J];中国电机工程学报;2011年18期

3 任毅;朱笑聪;赵克;孙力;;模糊自适应PID控制方法分析及仿真研究[J];伺服控制;2011年01期

4 辛小南;贺莉;王宏洲;;永磁同步电动机交流伺服系统控制策略综述[J];微特电机;2010年02期

5 黄佳佳;周波;李丹;方斯琛;;滑模控制永磁同步电动机位置伺服系统抖振[J];电工技术学报;2009年11期

6 孙华建;李学森;朱宝忠;;永磁同步电机伺服系统的现状及发展前景[J];中国西部科技;2009年16期

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本文编号：567635