基于Infineon MCU的永磁交流伺服系统设计与实现

发布时间：2020-08-25 17:46

【摘要】：永磁交流伺服系统控制技术是国防、航天领域核心关键,研发高性能永磁交流伺服系统控制技术具有深远意义。本文以研究并实现永磁同步电机和双通道旋转变压器组成的仿真转台的高性能控制为课题目标,完成了永磁交流伺服系统建模分析,研究并设计了反馈信号优化算法和控制器改进算法,搭建了系统硬、软件测试平台,实现了永磁交流伺服系统转速电流双闭环高精度控制效果。首先,建立了永磁同步电机矢量控制系统模型,通过搭建Simulink仿真模型验证了转速电流双闭环系统各模块功能正确性。优化了系统反馈信号估计算法与控制器算法:提出了通用高纠错能力的双通道旋转变压器数据融合纠错方法;采用了噪声抑制能力强的非线性跟踪微分器速度估计算法;提出了抑制力矩波动效果好的多重滤波电流估计方案;提出了变增益抗积分饱和控制器综合算法。为实现高精度伺服控制奠定了理论基础。其次,在系统建模仿真的基础上,设计了永磁交流伺服系统硬件测试平台。硬件电路以XMC4500为核心,分为控制板和的功率板两部分组成,实现了电机控制驱动、信号检测和系统保护等功能。再次,设计了永磁交流伺服系统软件测试平台。软件部分在Keil环境下用C语言编程,实现了矢量控制算法、反馈信号估计优化算法以及变增益抗积分饱和控制器算法。硬件电路搭建和软件程序编制为系统实现提供了平台。最后,对永磁交流伺服系统进行实验验证。测角子系统采用双通道旋变数据融合纠错算法,实现了高精度测角性能和最大纠错能力;电流伺服系统采用多重滤波电流估计算法和积分限幅控制器,有效降低了力矩波动,解决了积分饱和问题;速度伺服系统采用非线性跟踪微分器测速算法和变增益抗积分饱和控制器算法,实现高精度控制、高动态响应性能,避免积分饱和现象。最终实现了高性能永磁交流伺服系统控制效果。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V416.8
【图文】：

波形,闭环,波形,电磁转矩

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波形,轴电流,电磁,波形

波形与交轴电流 Iq波形如图2-9所示：电磁转矩波形 Te与交轴电流 Iq波形交直轴电流 Iq、Id波形如图2-10所示：交直轴电流 Iq、Id波形转矩 Te与交轴电流 Iq近似为线性关系，Id基本控制在0附近，Iq先产生大力

特性图,低通滤波器,特性,电流环

哈尔滨工业大学硕士学位论文电流环带宽为1KHz 左右，本文设计 IIR 低通滤波器截止频率为2400Hz，IIR 低通滤波器连续域传递函数如下：82 4 82.274 103.016 10 2.274 10Gs s (4-本文电流环更新频率为8KHz，则得到离散域传递函数如下：220.2354 0.4708 0.23540.05923 0.0008769z zHz z (4-设计的 IIR 低通滤波器幅频特性如图4-6所示：

【参考文献】