本文選題：交流伺服系統(tǒng)　切入點(diǎn)：永磁同步電機(jī)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電力傳動系統(tǒng)中,負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)矩往往不能事先準(zhǔn)確已知,并且這些參數(shù)會因工況不同而處于不斷的變化之中。同時(shí),電機(jī)運(yùn)行過程中也會存在摩擦和外部擾動,我們將上述參數(shù)不確定和摩擦、擾動統(tǒng)稱為不確定因素。針對不確定因素存在的背景,本文研究了不確定因素下的電機(jī)伺服控制問題。本文首先建立了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,數(shù)學(xué)模型的建立有助于后續(xù)位置控制器和磁鏈觀測器的設(shè)計(jì)。同時(shí),為了緊扣研究背景中的“不確定因素”,本文詳細(xì)分析了電機(jī)伺服系統(tǒng)中不確定因素的產(chǎn)生原因,并給出了摩擦擾動的表達(dá)式。由于電流控制器在伺服控制中的重要地位,本文論述了電流控制器的設(shè)計(jì)過程。本著簡單實(shí)用的原則,使用PI電流控制器,闡述了控制器參數(shù)的整定依據(jù),并詳細(xì)分析了控制器的動態(tài)響應(yīng)性能和抗擾性能。接著,本文提出了一種永磁同步電機(jī)自適應(yīng)魯棒位置控制策略。該控制策略以確定性魯棒控制為基礎(chǔ),以外部擾動的界限為依據(jù)設(shè)計(jì)了魯棒反饋控制項(xiàng),首先保證了不確定因素存在下控制器對于電機(jī)位置的魯棒跟蹤性能。接著在控制器中引入自適應(yīng)參數(shù)辨識機(jī)制,對轉(zhuǎn)動慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩和摩擦因數(shù)進(jìn)行在線估計(jì),減小了參數(shù)擾動對伺服控制的影響,降低了魯棒控制的保守性。本文詳細(xì)參數(shù)了控制器的設(shè)計(jì)過程,對控制器的收斂性能進(jìn)行了理論證明,并對控制器中的參數(shù)選取問題進(jìn)行了討論。由于自適應(yīng)魯棒位置控制器輸出的是轉(zhuǎn)矩給定信號,為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩跟蹤,本文在理論上提出來兩種方案,分別需要對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈和定子磁鏈進(jìn)行辨識。本文分別設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈自適應(yīng)觀測器和基于擴(kuò)張磁鏈的最小階定子磁鏈觀測器,對觀測器中的反饋增益矩陣的數(shù)值選取進(jìn)行了討論,并著重對磁鏈觀測誤差進(jìn)行了理論分析。最后,在對所提出的位置跟蹤控制器和磁鏈觀測器進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)上,搭建了以DSP28335為核心的永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺,驗(yàn)證了所提出的自適應(yīng)魯棒控制策略在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和有效性。
[Abstract]:In electric power transmission system, the moment of inertia and torque of load are often not known accurately in advance, and these parameters will be constantly changing according to different working conditions. At the same time, there will be friction and external disturbance in the process of motor operation. We refer to the uncertainties and frictions of the above parameters as uncertainties. In this paper, the problem of motor servo control with uncertain factors is studied. Firstly, the mathematical model of permanent magnet synchronous motor is established, which is helpful to the design of subsequent position controller and flux observer. In order to grasp the "uncertain factors" in the research background, the causes of the uncertainties in the motor servo system are analyzed in detail, and the expression of the friction disturbance is given, because of the important position of the current controller in the servo control. In this paper, the design process of the current controller is discussed. Based on the simple and practical principle and using the Pi current controller, the tuning basis of the controller parameters is expounded, and the dynamic response performance and immunity performance of the controller are analyzed in detail. In this paper, an adaptive robust position control strategy for PMSM is proposed, which is based on deterministic robust control and robust feedback control based on the bounds of external disturbances. Firstly, the robust tracking performance of the controller to the position of the motor in the presence of uncertain factors is guaranteed. Then, an adaptive parameter identification mechanism is introduced to estimate the moment of inertia, load torque and friction factor online. The influence of parameter disturbance on servo control is reduced, and the conservatism of robust control is reduced. In this paper, the design process of the controller is described in detail, and the convergence performance of the controller is proved theoretically. The problem of parameter selection in the controller is also discussed. Since the adaptive robust position controller outputs a given torque signal, in order to achieve torque tracking, two schemes are proposed in this paper. The rotor permanent magnet flux and stator flux flux of permanent magnet synchronous motor (PMSM) are identified respectively. In this paper, the rotor permanent magnet flux adaptive observer and the minimum order stator flux observer based on expanded flux are designed, respectively. The numerical selection of feedback gain matrix in the observer is discussed, and the theoretical analysis of the flux observation error is emphasized. Finally, based on the simulation of the proposed position tracking controller and flux observer, A permanent magnet synchronous motor (PMSM) experimental platform with DSP28335 as the core is built to verify the feasibility and effectiveness of the proposed adaptive robust control strategy in practical applications.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1566447