永磁同步电机自适应控制技术研究

发布时间：2017-10-02 10:05

  本文关键词：永磁同步电机自适应控制技术研究

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【摘要】：自适应控制技术广泛应用于永磁同步电机伺服系统的控制,在数控机床、塑造机械手、智能轮椅等高精度的控制领域中引入自适应控制策略可以提高系统的精确性、稳定性和抗干扰能力。在电机运行过程中,负载变化会导致电机的转速发生变化,影响电机的性能。负载是指影响电机的性能的一类参数,可以包括:负载转矩、转子惯量、摩擦系数等参数。本论文仅以负载转矩为研究对象,估计负载转矩的变化率。分析负载转矩变化对电机转速造成的影响,设计两种抗负载转矩扰动的控制方法,本论文主要从以下几方面进行阐述:1.分析永磁同步电机自适应控制的国内外研究现状,掌握常用的抗负载扰动的自适应控制方法,并总结各类方法的优缺点。2.以某型号750w低惯量伺服电机为研究对象,在MATLAB/Simulink环境中建立电机的仿真模型,利用该电机模型研究负载转矩变化对电机转速的影响。正弦型曲线有良好的加减速特性,选用正弦型曲线作为电机速度的输入信号。3.提出估计负载转矩的方法。因为在电机中负载转矩是测量不到的,只能对它进行估计,得到估计值?LT。我们知道在电机矢量控制系统中,对电机转速的控制是由电流iq决定的,负载转矩变化时会引起电流iq的变化,对电流iq进行补偿就可以校正电机转速的波动,为了求出补偿电流,就要估计出负载转矩的变化率。采集负载转矩变化时电机转速ω的数据,利用最小二乘法就可以估计出负载转矩的变化率。4.为了抑制负载转矩变化对电机转速造成的影响,设计两种控制方法:第一种方法是前馈补偿法;在电机的速度环中设计负载估计器和q轴电流前馈补偿器,负载估计器的作用是根据电机转速变化估计出负载转矩的变化率,补偿器的作用是利用负载转矩变化率计算出补偿电流,在速度环中对电流iq进行补偿,抑制电机转速的波动,实现电机在负载转矩扰动时的自校正控制。第二种方法是自校正PI控制器设计方法:在电机的速度环中,仅靠1个PI控制器不能很好调节各种范围的负载转矩,因此提出自校正PI控制器设计方法,根据负载转矩大小设计3个PI控制器:小负载转矩使用PI1控制器;中负载转矩使用PI2控制器;大负载转矩使用PI3控制器;在3组PI控制器选择最佳性能的比例积分参数Kp、Ki使电机转速误差最大减小,设计的自校正PI控制器结构简单,不需要进行复杂的计算和推理,易于工程实现。
【关键词】：永磁同步电机 自适应控制 负载转矩估计 前馈补偿 自校正PI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;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题研究背景15-17
• 1.2 课题的研究意义17
• 1.3 论文的主要工作17-19
• 第二章 永磁同步电机自适应控制研究现状19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 永磁同步电机自适应研究现状分析19-24
• 2.2.1 自适应控制在死区补偿中的应用19-21
• 2.2.2 自适应技术在模糊控制的应用21-22
• 2.2.3 自适应控制在参数辨识的应用22-24
• 2.3 抗负载扰动的自适应控制研究现状24-29
• 2.3.1 自适应观测器估计负载扰动并进行补偿24-25
• 2.3.2 卡尔曼滤波器估计负载转矩25-26
• 2.3.3 抗负载转矩扰动的模糊控制技术26-28
• 2.3.4 抗负载扰动的滑模变结构控制28
• 2.3.5 模型参考自适应估计负载28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 永磁同步电机建模与负载转矩的估计31-47
• 3.1 仿真电机选择31
• 3.2 永磁同步电机的建模与仿真31-35
• 3.2.1 永磁同步电机矢量控制系统的结构31-32
• 3.2.2 基于Matlab/Simulink环境的永磁同步电机建模与仿真32-33
• 3.2.3 正弦型速度曲线建模与仿真33-35
• 3.3 永磁同步电机负载转矩的估计35-46
• 3.3.1 电机稳态下计算负载转矩36
• 3.3.2 负载转矩的观测与建模36-40
• 3.3.3 负载转矩变化率的估计40-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 抗负载转矩扰动自适应控制方法47-65
• 4.1 抗负载转矩扰动的自适应控制方法47-49
• 4.1.1 抗负载转矩扰动方法47
• 4.1.2 分析负载转矩变化对电机转速的影响47-49
• 4.2 前馈补偿设计方法49-54
• 4.2.1 前馈补偿结构图及控制过程49-50
• 4.2.2 补偿电流的计算50-51
• 4.2.3 前馈补偿仿真51-54
• 4.3 自校正PI控制器设计方案54-62
• 4.3.1 自校正PI控制器结构图及控制流程54-55
• 4.3.2 选取参数Kp、Ki55-62
• 4.4 本章小结62-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 本文总结65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 作者简介73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 陈强;吴根忠;叶雷;;永磁同步电机变负载自适应神经网络控制[J];新型工业化;2014年04期

2 陈天翔;张辑;彭彦卿;;基于转矩滑模观测器的抗负载扰动控制方法[J];电力系统保护与控制;2013年08期

3 周晓涛;彭达洲;;基于观测器的永磁同步电机死区补偿方法[J];微特电机;2012年01期

4 张晓光;孙力;赵克;;基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制[J];中国电机工程学报;2012年03期

5 周华伟;温旭辉;赵峰;张剑;郭新华;;一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略[J];中国电机工程学报;2011年24期

6 李郝林;李自强;;伺服电机变负载自适应模糊控制方法[J];工具技术;2010年03期

7 赵克;安群涛;孙力;;永磁同步电动机参数自适应辨识的建模与仿真[J];系统仿真学报;2009年12期

8 赵珊珊,李晓庆,纪志成;基于模型参考模糊自适应控制的永磁同步电机控制器设计[J];电机与控制应用;2005年08期

9 汤霞清,侯朝桢;基于自适应模糊逻辑的死区补偿控制研究[J];计算机自动测量与控制;2002年03期

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本文编号：958966