【摘要】：永磁同步電機(jī)(7)PMSM(8)的構(gòu)造簡單且能夠長時(shí)間可靠工作,使其被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。PMSM調(diào)速系統(tǒng)在工程中存在內(nèi)部參數(shù)攝動以及外部擾動等不確定性因素,為了實(shí)現(xiàn)PMSM的高性能控制,亟需進(jìn)行PMSM控制方法的研究。為了提高PMSM控制系統(tǒng)的魯棒性,提升調(diào)速系統(tǒng)性能,本文提出了一種基于雙滑�？刂撇呗缘腜MSM控制系統(tǒng),分別設(shè)計(jì)了滑模速度控制器和滑模位置觀測器,取代傳統(tǒng)PMSM控制系統(tǒng)中的PI控制器和機(jī)械位置傳感器。在對滑模速度控制器的設(shè)計(jì)中,為了提高動態(tài)品質(zhì),本文采用了基于趨近律的方法,在對等速趨近律產(chǎn)生抖振的原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型的具有時(shí)變切換增益的變指數(shù)趨近律滑模速度控制器。該方法通過在趨近律的等速項(xiàng)中加入時(shí)變系數(shù)構(gòu)成時(shí)變切換增益,并且在指數(shù)項(xiàng)中引進(jìn)狀態(tài)變量的冪函數(shù),加快了趨近速度,解決了等速趨近律不能兼顧快速性和削弱系統(tǒng)抖振的矛盾,使系統(tǒng)的動態(tài)性能得到改善了,提高了控制器的性能�；Ｓ^測器可以通過測量PMSM的電壓、電流來獲得轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息,但是觀測反電勢中存在的高頻噪聲和紋波會直接影響到估測精度。因此,本文對傳統(tǒng)滑模觀測器做出了一系列改進(jìn),包括采用飽和函數(shù)、設(shè)計(jì)截止頻率隨轉(zhuǎn)速變化的變截止頻率低通濾波器、引入卡爾曼濾波器對反電勢再次平滑濾波以及采用鎖相環(huán)提取轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息等方法,經(jīng)過改進(jìn)的滑模觀測器能夠明顯降低抖振,有效抑制了因測量誤差和系統(tǒng)誤差帶來的干擾,得到了更加平滑的反電勢信息,使得估測信息更準(zhǔn)確,系統(tǒng)性能得到了較大程度的提高。最后根據(jù)本文所設(shè)計(jì)的控制方法,在MATLAB/simulink軟件中完成了對PMSM調(diào)速系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證。同時(shí),搭建了以STM32F103芯片為核心的PMSM控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,并完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所提控制策略的有效性,達(dá)到了預(yù)期成果。
[Abstract]:The structure of permanent magnet synchronous motor (7) PMSM (8) is simple and can work reliably for a long time, which makes it widely used in various fields. PMSM speed control system has some uncertain factors, such as internal parameter perturbation and external disturbance. In order to realize the high performance control of PMSM, the research of PMSM control method is urgently needed. In order to improve the robustness of PMSM control system and improve the performance of speed regulating system, a PMSM control system based on double sliding mode control strategy is proposed in this paper. The sliding mode speed controller and the sliding mode position observer are designed respectively. Replace Pi controller and mechanical position sensor in traditional PMSM control system. In the design of sliding mode speed controller, in order to improve the dynamic quality, the approach based on approach law is adopted in this paper. Based on the analysis of the causes of buffeting in constant velocity approach law, a new sliding mode velocity controller with variable exponential approach law with time-varying switching gain is designed. In this method, the time-varying coefficient is added to the constant velocity term of the approach law to form the time-varying switching gain, and the power function of the state variable is introduced into the exponential term to accelerate the approach speed. The contradiction that the constant velocity approach law can not take into account the rapidity and weaken the chattering of the system is solved. The dynamic performance of the system is improved and the performance of the controller is improved. Sliding mode observer can measure the voltage and current of PMSM to obtain the information of rotor position and speed, but the high frequency noise and ripple in the observation of back EMF will directly affect the estimation accuracy. Therefore, a series of improvements have been made to the traditional sliding mode observer, including the design of low-pass filter with variable cutoff frequency with varying cutoff frequency by using saturation function. The modified sliding mode observer can reduce buffeting obviously by introducing Kalman filter to smoothing back EMF and extracting rotor position and rotational speed information by phase-locked loop (PLL). The interference caused by the measurement error and the system error is effectively suppressed, and more smooth back EMF information is obtained, which makes the estimation information more accurate and the system performance improved to a large extent. Finally, according to the control method designed in this paper, the simulation of PMSM speed control system is completed in MATLAB/simulink software. At the same time, the experimental platform of PMSM control system based on STM32F103 chip is built, and the software design of the system is completed. The simulation and experimental results show that the proposed control strategy is effective and achieves the expected results.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)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：2187197