永磁同步电机电流预测控制方法研究

发布时间：2017-10-02 09:20

  本文关键词：永磁同步电机电流预测控制方法研究

  更多相关文章： 永磁同步电机 电流控制 模型预测控制 反馈校正 无差拍预测控制 输入校正

【摘要】：永磁同步电机因其高效率、高功率密度、运行可靠以及维护方便等优点,在工业机器人、数控机床和航空航天等高性能伺服场合得到了广泛的应用。在某些高性能场合,往往要求快速的转矩响应以保证整个系统的高动态性能,处于最内环的电流控制器性能就成为影响伺服系统整体性能的关键因素,需要对其控制方法进行研究。预测控制是一种从工业应用中发展起来的控制算法,因动态响应快而引广泛关注,但该控制方法在永磁同步电机中的应用还没有成熟,这也是本文研究的初衷。本文首先介绍了伺服系统结构以及永磁同步电机发展概况,在不同的坐标系下对永磁同步电机的数学模型进行了分析,并指出造成电机模型非线性的原因,通过仿真和测试获得了永磁同步电机的参数,建立了其非线性模型。在此基础上,分析了永磁同步电机的矢量控制技术,设计了PI控制器参数。然后,研究了永磁同步电机的电流模型预测控制和无差拍预测控制,在这两种控制算法上进行了分析和改进,模型预测控制的动态响应性能快,和传统控制方法相比省去了SVPWM环节,但其电流纹波大,稳态性能较差。无差拍预测控制将无差拍的思想应用于预测控制中,控制算法简单,易于工程实现,可以获得较快的动态响应和稳态精度,本文对该算法的稳定性进行了详细分析。最后,本文通过MATLAB/Simulink对文中的控制算法进行了仿真,并在以TMS320F28335为核心的平台上对PI控制和无差拍预测控制的控制效果进行了实验对比,仿真和实验结果验证了算法的可行性和有效性,和理论分析一致,达到了预期的效果。
【关键词】：永磁同步电机 电流控制 模型预测控制 反馈校正 无差拍预测控制 输入校正
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12
• 1.2 永磁同步电机伺服系统组成及研究现状12-15
• 1.2.1 永磁同步电机伺服系统组成及特点12-14
• 1.2.2 永磁同步电机基本控制策略14
• 1.2.3 永磁同步电机控制理论研究现状14-15
• 1.3 预测控制控制理论概述15-18
• 1.3.1 预测控制理论的发展15-16
• 1.3.2 预测控制在电机控制中的应用16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 永磁同步电机非线性模型19-36
• 2.1 永磁同步电机数学模型19-25
• 2.1.1 永磁同步电机结构19-20
• 2.1.2 永磁同步电机数学模型20-24
• 2.1.3 磁路饱和对电机模型的影响24-25
• 2.2 永磁同步电机系统非线性仿真模型25-27
• 2.2.1 磁链非线性参数测试26-27
• 2.2.2 PMSM非线性系统仿真模型27
• 2.3 永磁同步电机矢量控制方案27-31
• 2.3.1 矢量控制的基本原理27-28
• 2.3.2 i_d=0 控制方案28-29
• 2.3.3 SVPWM控制原理29-31
• 2.4 永磁同步电机PI控制31-35
• 2.4.1 电流调节器的设计32-33
• 2.4.2 速度调节器的设计33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 电流环有限集模型预测控制36-48
• 3.1 模型预测控制的基本原理36-38
• 3.2 永磁同步电机有限集模型预测控制38-44
• 3.2.1 单矢量有限集模型预测控制38-40
• 3.2.2 双矢量有限集模型预测控制40-44
• 3.3 有限集模型预测控制的反馈校正44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 基于输入校正的电流无差拍预测控制48-55
• 4.1 无差拍预测控制原理48-50
• 4.2 传统无差拍预测控制误差分析50-51
• 4.3 基于输入校正的无差拍预测控制51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 仿真与实验55-63
• 5.1 仿真结果与分析55-58
• 5.1.1 仿真环境55-56
• 5.1.2 仿真结果56-58
• 5.2 实验结果与分析58-62
• 5.2.1 伺服系统实验平台58-59
• 5.2.2 实验方案设计59
• 5.2.3 性能测试结果59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 全文总结63
• 6.2 工作展望63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

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