永磁同步电机调速系统的连续终端滑模控制方法的研究

发布时间：2017-10-04 13:05

  本文关键词：永磁同步电机调速系统的连续终端滑模控制方法的研究

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【摘要】：随着电力电子技术、现代电机控制技术、微电子技术和计算机控制技术的发展,永磁同步电机被广泛应用于机器人、航空航天、工业自动化等领域。与此同时,现代工业对电机系统性能的要求越来越高,电机的工作环境也变得越来越复杂,传统的PI控制已经很难达到满意的控制效果,尤其是在高精度控制领域。本文针对永磁同步电机双闭环控制结构,对连续终端滑模理论在永磁同步电机调速系统中的应用作了详细研究。本文首先深入研究了永磁同步电机的结构、工作原理、控制策略以及控制算法,并着重推导了永磁同步电机的数学模型,建立基于id=0解耦的矢量控制双闭环调速方案。接着详细研究有限时间控制方法,并根据滑模控制方法原理,结合传统线性滑模控制与终端滑模控制的优缺点,详细研究并推导一种有限时间控制方法：连续终端滑模控制方法。本文采用该方法设计了永磁同步电机调速系统的速度环控制器,并与该方法对应的线性滑模控制方法作对比,仿真表明连续终端滑模具有更好的收敛性以及抗干扰性。然后,对d、q电流环,分别给出了基于连续终端滑模控制的电流跟踪控制设计方法。仿真对比表明,永磁同步电机的抗负载能力得到了增强。最后,提出了一种控制方法,该方法将永磁同步电机调速系统变换为两个子系统：一阶d轴电流误差系统和二阶的速度误差系统,分别采用一阶连续终端滑模和二阶连续终端滑模设计。并用仿真来证明该方法行之有效。
【关键词】：永磁同步电机 调速系统 抗干扰 有限时间控制 连续终端滑模控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 永磁同步电机的主要控制策略10-12
• 1.2.1 转速闭环恒压频比控制10
• 1.2.2 转差频率控制10
• 1.2.3 矢量控制技术10-11
• 1.2.4 直接转矩控制11-12
• 1.3 永磁同步电机控制算法的研究现状12-15
• 1.3.1 自抗扰控制12
• 1.3.2 无源控制12-13
• 1.3.3 逆系统控制13
• 1.3.4 反步控制13
• 1.3.5 自适应控制13-14
• 1.3.6 滑模变结构控制14
• 1.3.7 模糊控制14-15
• 1.3.8 神经网络控制15
• 1.4 本论文章节安排15-17
• 第二章 永磁同步电机的数学模型及实现17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 永磁同步电机的数学模型17-23
• 2.2.1 永磁同步电机在三相静止坐标系中的数学模型18-19
• 2.2.2 矢量控制中的坐标变换19-21
• 2.2.3 两相旋转坐标系下的数学模型21-23
• 2.3 基于矢量控制的永磁同步电机双闭环控制系统23-24
• 2.3.1 矢量控制的基本原理23
• 2.3.2 永磁同步电机的矢量解耦控制23-24
• 2.3.3 永磁同步电机的双闭环控制系统24
• 2.4 永磁同步电机调速系统仿真平台24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 基于一阶连续终端滑模控制的永磁同步电机速度环设计27-41
• 3.1 引言27-28
• 3.2 滑模控制的基本原理28-32
• 3.2.1 滑动模态的存在和到达条件28-29
• 3.2.2 连续终端滑模控制方法29-32
• 3.3 速度环连续终端滑模控制器的设计32-34
• 3.3.1 永磁同步电机调速系统速度一阶数学模型32
• 3.3.2 基于一阶连续终端滑模速度环控制器设计32-34
• 3.4 仿真结果与分析34-39
• 3.4.1 永磁同步电机调速系统测试方法和测试指标34-35
• 3.4.2 仿真研究35-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 基于一阶连续终端滑模控制的永磁同步电机速度环与电流环控制器设计41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 基于一阶连续终端滑模的速度环与电流环控制器的方案设计42-45
• 4.2.1 调速系统结构42
• 4.2.2 永磁同步电机调速系统电流一阶数学模型42-43
• 4.2.3 基于一阶连续终端滑模的电流环控制器设计43-45
• 4.3 仿真结果与分析45-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 永磁同步电机调速系统的二阶连续终端滑模控制53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 二阶速度误差系统的控制器设计方案53-56
• 5.2.1 永磁同步电机调速系统的二阶数学模型54-55
• 5.2.2 基于二阶连续终端滑模的控制器设计55-56
• 5.3 仿真结果与分析56-59
• 5.4 本章小结59-61
• 第六章 结束语61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-71
• 作者在硕士期间发表的论文71

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本文编号：970810