【摘要】：永磁同步電動(dòng)機(jī)有輸出力矩大、效率高、工作穩(wěn)定等眾多特性,而且相比于其他電機(jī)它占用體積更小,這樣它逐步廣泛應(yīng)用于一些高性能應(yīng)用場(chǎng)合。永磁同步電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置,并且已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)民產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域以及大眾的日常生活中。但是永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下易受到來(lái)自內(nèi)部以及外部負(fù)載擾動(dòng)的影響,研究低速抗擾動(dòng)策略是十分必要的。在參閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,首先研究分析了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作原理,推導(dǎo)出永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的函數(shù)模型。其次研究了高性能永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制策略,對(duì)電流環(huán)的常見幾種控制策略作了優(yōu)缺點(diǎn)分析,采用基于id=0的矢量控制方式,使得交流電機(jī)的多個(gè)耦合變量變化為簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。并對(duì)基于id=0的矢量控制方式進(jìn)行了原理闡述以及MATLAB仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了策略的有效性。針對(duì)速度環(huán)的控制策略,我們分析了現(xiàn)有幾種常見的低速下控制策略的優(yōu)缺點(diǎn),相對(duì)于傳統(tǒng)的PID控制策略,基于滑�？刂撇呗跃哂袑�(duì)參數(shù)攝動(dòng)以和外界擾動(dòng)較強(qiáng)魯棒性的特點(diǎn),將滑模控制應(yīng)用于速度環(huán),加之自身調(diào)節(jié)參數(shù)較少易于實(shí)際應(yīng)用。為了進(jìn)一步抑制干擾以及滑模固有的抖振問(wèn)題,在滑模控制中引入了積分滑模面和邊界層法,對(duì)實(shí)際電機(jī)建立數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB對(duì)滑�？刂七M(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明了該策略優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制。為了證明滑模策略在實(shí)際應(yīng)用中的意義,設(shè)計(jì)了以TI公司32位微控制器TMS320F28335和ADI公司的16位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606為核心的驅(qū)動(dòng)電路,電流采樣采用高精度的霍爾電流傳感器,驅(qū)動(dòng)放大器選用了三菱公司的超小型集成功率放大器IPM21961。并在CCS環(huán)境下編寫了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序,完成電路各部分的調(diào)試。最后,采用PID和滑�？刂苾煞N速度環(huán)控制策略下作了相關(guān)實(shí)驗(yàn),利用matlab工具對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對(duì)比分析了兩種策略的優(yōu)缺點(diǎn),初步證明了滑模控制在低速運(yùn)行下具有更加良好的抗干擾能力。
[Abstract]:Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has many characteristics, such as large output torque, high efficiency, stable operation and so on. Compared with other motors, permanent magnet synchronous motor (PMSM) occupies a smaller volume, so it is gradually widely used in some high performance applications. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is a kind of electromechanical energy conversion device, and has been used in every field of Yu Guomin industry and in the daily life of the public. However, PMSM is susceptible to internal and external load disturbances at low speed, so it is necessary to study the low speed anti-disturbance strategy. On the basis of reference to relevant literatures at home and abroad, the structure and working principle of PMSM are studied and analyzed, and the functional models of PMSM in different coordinate systems are derived. Secondly, the control strategy of high performance PMSM servo system is studied, and the advantages and disadvantages of several common control strategies of current loop are analyzed. The vector control method based on id=0 is adopted. The multiple coupling variables of AC motor are changed into simple linear relation. The principle of vector control based on id=0 and MATLAB simulation are discussed. The simulation results verify the effectiveness of the strategy. In view of the speed loop control strategy, we analyze the advantages and disadvantages of several common low speed control strategies. Compared with the traditional PID control strategy, the sliding mode control strategy has the characteristics of strong robustness to the parameter perturbation and external disturbance. The sliding mode control is applied to the speed loop, and it is easy to be applied in practice. In order to further suppress the interference and the inherent chattering problem of sliding mode, the integral sliding mode surface and boundary layer method are introduced in the sliding mode control. The mathematical model of the actual motor is established, and the simulation experiment of the sliding mode control is carried out by using MATLAB. Experiments show that this strategy is superior to the traditional PID control. In order to prove the significance of sliding mode strategy in practical application, a driving circuit based on TI 32-bit microcontroller TMS320F28335 and ADI's 16-bit high precision A / D conversion chip AD7606 is designed. The current sampling adopts high precision Hall current sensor. The drive amplifier uses Mitsubishi's ultra-small integrated power amplifier IPM21961. The permanent magnet synchronous motor driver program is written in CCS environment to complete the debugging of each part of the circuit. Finally, the experiment is done by using PID and sliding mode control, and the experimental data are processed by matlab tool. The advantages and disadvantages of the two strategies are compared and analyzed. It is preliminarily proved that sliding mode control has better anti-interference capability at low speed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：2211155