本文關(guān)鍵詞：大功率高精度永磁交流伺服系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：永磁同步電機因其高精度、高功率因數(shù)、高響應(yīng)、高效率等優(yōu)點而廣泛地應(yīng)用于航空航天、軍工、紡織機械等小功率應(yīng)用領(lǐng)域。近年來,其更是逐步取代異步電機,在大功率場合得到了廣泛應(yīng)用。由于在大型高端設(shè)備應(yīng)用場合中,其負(fù)載變化大以及應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變,這其中存在兩點關(guān)鍵技術(shù):如何構(gòu)建具有高可靠性的大功率永磁交流伺服硬件系統(tǒng);在控制算法上,如何抑制負(fù)載的變化帶來的不良影響。本文主要圍繞這兩點展開了研究。首先,從抑制負(fù)載擾動算法的研究角度考慮,分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理和永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上建立了傳統(tǒng)負(fù)載力矩辨識滑模觀測器數(shù)學(xué)模型。為了抑制滑模變結(jié)構(gòu)控制帶來的抖振影響,引入反饋增益,優(yōu)化控制函數(shù),提出了新型負(fù)載力矩辨識滑模觀測器,并對其進行了穩(wěn)定性分析與數(shù)字化實現(xiàn)。其次,為了驗證算法的正確性,根據(jù)矢量控制系統(tǒng)原理,確定了系統(tǒng)原理框圖,并以之前推算得到的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),利用matlab建立系統(tǒng)仿真模型。從多個方面對系統(tǒng)進行負(fù)載力矩觀測的仿真試驗,并對比傳統(tǒng)與新型負(fù)載力矩辨識滑模觀測器所觀測得到的轉(zhuǎn)矩結(jié)果,最終驗證了新型負(fù)載力矩辨識滑模觀測器在對負(fù)載力矩的觀測上確實具有抑制抖振的作用。然后,以電路的高可靠性、高精度特點為目標(biāo),以DSP芯片TMS320F28335為控制核心,完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計,并著重分析了部分功能電路的原理。其中包括高精度電流位置檢測、高可靠性保護電路、PWM隔離驅(qū)動、反激式DC-DC電源等幾個關(guān)鍵要點。由于電路安全的重要性,需要對保護電路進行multisim硬件電路仿真,結(jié)果表明其能較好的實現(xiàn)電路保護的功能。最后,為了證明理論的可行性、優(yōu)越性,對其進行了實驗測試。首先,在此硬件電路基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了新型控制策略的軟件設(shè)計,并設(shè)計搭建了硬件實驗平臺。其次,通過速度控制性能、抗負(fù)載擾動性能以及位置控制性能三方面對系統(tǒng)進行實驗測試。在實驗過程中,使用數(shù)據(jù)采集卡采集位置、速度等信號,通過labview編寫的測試界面顯示。最終證明新型方案的確能夠有效地抑制負(fù)載擾動帶來的轉(zhuǎn)速波動,驗證了改進型方案的可行性以及理論的科學(xué)性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 交流伺服系統(tǒng) 新型負(fù)載力矩辨識滑模觀測器 抗負(fù)載擾動 高可靠性硬件系統(tǒng) 大功率高精度
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 永磁交流伺服系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.2 負(fù)載擾動抑制算法的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 基于滑模觀測器的永磁同步電機新型負(fù)載力矩辨識算法研究16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 永磁交流伺服系統(tǒng)概述16-17
• 2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理17-19
• 2.4 傳統(tǒng)負(fù)載力矩辨識滑模觀測器機理19-21
• 2.4.1 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.4.2 傳統(tǒng)負(fù)載力矩辨識滑模觀測器的構(gòu)建20-21
• 2.5 新型負(fù)載力矩辨識滑模觀測器設(shè)計21-23
• 2.6 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析23-25
• 2.7 數(shù)字化實現(xiàn)25-26
• 2.8 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于新型滑模觀測器的負(fù)載力矩辨識系統(tǒng)建模與仿真分析27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 系統(tǒng)建模27-30
• 3.3 系統(tǒng)仿真分析30-39
• 3.3.1 控制函數(shù)的改進性能分析30-33
• 3.3.2 反饋增益大小影響分析33-36
• 3.3.3 速度自適應(yīng)控制性能分析36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 高可靠性大功率永磁交流伺服硬件系統(tǒng)設(shè)計40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 總體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計40-41
• 4.3 控制核心模塊電路41-48
• 4.3.1 控制核心TMS320F28335與LCMXO1200的介紹41-42
• 4.3.2 電壓轉(zhuǎn)換電路42-43
• 4.3.3 位置檢測電路43-45
• 4.3.4 電流采樣與調(diào)理電路45-47
• 4.3.5 分頻輸出電路47-48
• 4.4 驅(qū)動核心模塊電路48-51
• 4.4.1 PWM隔離驅(qū)動模塊電路48-49
• 4.4.2 故障檢測電路49-50
• 4.4.3 反激式DC-DC控制電源50-51
• 4.5 人機顯示模塊電路51-52
• 4.6 故障檢測電路仿真52-54
• 4.7 PCB設(shè)計54-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 第五章 系統(tǒng)實驗測試與分析56-73
• 5.1 引言56
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計56-61
• 5.2.1 軟件整體設(shè)計57
• 5.2.2 電流采樣模塊57-59
• 5.2.3 位置采樣模塊59-61
• 5.3 系統(tǒng)實驗平臺的搭建61-62
• 5.4 基于labview的位置與速度信息采集的軟件實現(xiàn)62-64
• 5.5 實驗測試結(jié)果及分析64-71
• 5.5.1 速度控制性能64-68
• 5.5.2 位置控制性能68-69
• 5.5.3 抗負(fù)載擾動性能69-71
• 5.6 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果77-78
• 致謝78

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本文編號：1127222