【摘要】：永磁同步電機(jī)由于高功率密度、體積小、高可靠性的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于高性能控制領(lǐng)域中,如工業(yè)機(jī)器人、CNC數(shù)控機(jī)床、混合動(dòng)力汽車等。其中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是永磁同步電機(jī)中一個(gè)十分重要的參數(shù)。一般情況下,若負(fù)載變化,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也會(huì)變化。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化較大時(shí),若伺服系統(tǒng)控制器參數(shù)不變,則會(huì)導(dǎo)致伺服電機(jī)的控制精度變低,甚至?xí)鹂刂葡到y(tǒng)不穩(wěn)定。因此,需要辨識(shí)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,并且根據(jù)辨識(shí)的結(jié)果對(duì)電機(jī)控制器的PI參數(shù)進(jìn)行整定。這樣才能提高伺服系統(tǒng)的控制性能,并增強(qiáng)控制系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性。由于現(xiàn)有的辨識(shí)算法,如減速法、人工軌跡法等,都是屬于離線辨識(shí)。雖然其算法簡(jiǎn)單,但是其辨識(shí)精度低,以及辨識(shí)時(shí)間長(zhǎng)。而現(xiàn)有的在線辨識(shí)算法,如最小二乘法、模型參考自適應(yīng)算法等,雖然有一些學(xué)者在進(jìn)行研究,但是仍然不能得出令人滿意的結(jié)果。因此在線辨識(shí)仍然處于研究階段,值得深入研究。本文首先介紹了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制基本原理;其次深入研究了積分法、改進(jìn)的最小二乘法、模型參考自適應(yīng)辨識(shí)算法原理,并在Matlab中搭建了電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型,并采用上述不同的算法在該模型基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真,并得出各個(gè)算法的辨識(shí)結(jié)果。再次針對(duì)不同的辨識(shí)算法結(jié)果進(jìn)行分析,并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果對(duì)各種算法進(jìn)行相應(yīng)地改進(jìn),再次仿真并與之前的結(jié)果進(jìn)行比較,得出結(jié)論。針對(duì)傳統(tǒng)最小二乘法辨識(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)飽和的現(xiàn)象,引入遺忘因子。仿真結(jié)果表明,利用遺忘因子最小二乘法能夠有效防止數(shù)據(jù)飽和并能夠使辨識(shí)時(shí)間縮短。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)模型參考自適應(yīng)原理辨識(shí)誤差較大的現(xiàn)象,引入了加權(quán)遞推平均濾波算法。仿真結(jié)果表明,引入加權(quán)平均濾波算法后,不僅可以減小辨識(shí)的誤差,同時(shí)也能讓辨識(shí)誤差和辨識(shí)時(shí)間有一個(gè)較好的折衷選擇。最后根據(jù)電機(jī)控制系統(tǒng)的要求,選取最適合的算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。并在永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)中加入?yún)?shù)自整定功能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模型參考自適應(yīng)算法辨識(shí)效果較好,且基于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)自整定可以顯著地提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。
[Abstract]:Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used in high performance control fields such as industrial robot, CNC machine tool, hybrid electric vehicle and so on because of its high power density, small size and high reliability. The moment of inertia is a very important parameter in PMSM. In general, if the load changes, the moment of inertia will also change. When the moment of inertia of the motor changes greatly, if the parameters of the servo system controller are not changed, the control precision of the servo motor will become lower, and even the control system will be unstable. Therefore, it is necessary to identify the moment of inertia of the permanent magnet synchronous motor servo system, and to adjust the PI parameters of the motor controller according to the identification results. Only in this way can the control performance of the servo system be improved, and the anti-interference ability and robustness of the control system be enhanced. The existing identification algorithms, such as deceleration method and artificial trajectory method, are all off-line identification. Although its algorithm is simple, but its identification accuracy is low, and the identification time is long. However, the existing online identification algorithms, such as least square method, model reference adaptive algorithm and so on, have been studied by some scholars, but the results are still not satisfactory. Therefore, online identification is still in the research stage, which is worthy of further study. This paper first introduces the mathematical model and the basic principle of vector control of permanent magnet synchronous motor (PMSM). Secondly, the integration method, the improved least square method, the principle of model reference adaptive identification algorithm are deeply studied, and the simulation model of motor control system is built in Matlab, and the simulation is carried out on the basis of the above different algorithms. The identification results of each algorithm are obtained. The results of different identification algorithms are analyzed again, and the corresponding improvements are made according to the identification results, and then the simulation results are compared with the previous results, and the conclusions are drawn. Aiming at the phenomenon of data saturation caused by traditional least square method, the forgetting factor is introduced. The simulation results show that the least square method of forgetting factor can effectively prevent data saturation and shorten the identification time. At the same time, a weighted recursive average filter algorithm is introduced to solve the problem of large identification error in the traditional model reference adaptive principle. The simulation results show that the weighted average filtering algorithm can not only reduce the identification error, but also make a good compromise between the identification error and the identification time. Finally, according to the requirements of motor control system, select the most suitable algorithm for experimental verification. The parameter self-tuning function is added to the servo control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM). The simulation and experimental results show that the model reference adaptive algorithm is effective and the PI parameter self-tuning based on the moment of inertia can significantly improve the anti-jamming ability of the control system.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱海云;;同步電機(jī)的調(diào)頻同步啟動(dòng)[J];中國(guó)設(shè)備工程;2007年04期

2 許峻峰;張朝陽(yáng);馮江華;王志民;伍理勛;郭淑英;;電動(dòng)公交車用永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)研究[J];大功率變流技術(shù);2008年06期

3 ;貝加萊隆重推出8LT系列三相同步電機(jī)[J];自動(dòng)化儀表;2008年07期

4 ;貝加萊推出8LT系列三相同步電機(jī)[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2008年07期

5 薛薇;郭彥嶺;陳增強(qiáng);;永磁同步電機(jī)的混沌分析及其電路實(shí)現(xiàn)[J];物理學(xué)報(bào);2009年12期

6 李巖;;對(duì)《降低同步電機(jī)總裝下線率》成果的評(píng)價(jià)[J];中國(guó)質(zhì)量;2009年11期

7 唐麗嬋;齊亮;;永磁同步電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];裝備機(jī)械;2011年01期

8 岳明;;永磁同步電機(jī)的快速啟動(dòng)方案設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)量技術(shù);2011年04期

9 董磊;馬文忠;胡慧慧;;同步電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)[J];實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù);2012年04期

10 陸華才;;永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制介紹[J];電機(jī)技術(shù);2012年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 黃明星;葉云岳;范承志;;復(fù)合永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[A];2006年全國(guó)直線電機(jī)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

2 劉賢興;霍群海;;優(yōu)化的永磁同步電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)控制仿真[A];2006中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

3 張瑜;路尚書;李崇堅(jiān);趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)介紹[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C];2008年

4 張瑜;路尚書;李崇堅(jiān);趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)介紹[A];2008全國(guó)第十三屆自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

5 王本振;柴鳳;程樹康;;徑向和切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的性能研究[A];第十三屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 尹忠剛;鐘彥儒;張瑞峰;曹鈺;;永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器新穎控制策略綜述[A];第三屆數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)專家論壇論文集[C];2012年

7 孫永海;劉建明;高建民;;一起同步電機(jī)不能拖動(dòng)負(fù)載的故障探討[A];魯冀晉瓊粵川遼七省金屬（冶金）學(xué)會(huì)第十九屆礦山學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（機(jī)械電氣卷）[C];2012年

8 王麗梅;;電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)[A];西南汽車信息：2011年上半年合刊[C];2011年

9 龍曉軍;于雙和;楊振強(qiáng);杜佳璐;;基于自抗擾技術(shù)的永磁同步電機(jī)調(diào)速方法[A];2011年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第一分冊(cè)）[C];2011年

10 朱洪成;謝寶昌;;獨(dú)立變槳永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)[A];第十八屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 張永法;F2TP永磁同步電機(jī)掀起節(jié)能革命[N];中國(guó)紡織報(bào);2007年

2 羅暉;尤尼康欲領(lǐng)航國(guó)產(chǎn)高端變頻器市場(chǎng)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

3 世淮;變頻器發(fā)展趨勢(shì)淺析[N];中國(guó)電力報(bào);2006年

4 楊雄飛;軋機(jī)高效傳動(dòng)技術(shù)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫靜;混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化控制策略研究[D];山東大學(xué);2015年

2 邱鑫;電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 唐校;基于60°坐標(biāo)系SVPWM的永磁同步電機(jī)高效率直接轉(zhuǎn)矩控制研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 陳星;車用機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電耦合非線性振動(dòng)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

5 曹海川;電感集成式高速無(wú)槽永磁同步電機(jī)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 牛里;基于參數(shù)辨識(shí)的高性能永磁同步電機(jī)控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 楊曉輝;數(shù)控機(jī)床中永磁同步電機(jī)非線性混沌同步控制算法的研究[D];南昌大學(xué);2015年

8 李玉猛;五相雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)及其電磁特性研究[D];北京理工大學(xué);2015年

9 史婷娜;低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)及其控制系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2009年

10 王松;永磁同步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)及控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭彥嶺;永磁同步電機(jī)的混沌控制研究[D];天津科技大學(xué);2010年

2 曾文濤;基于DSP的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)研究與開發(fā)[D];華南理工大學(xué);2015年

3 嚴(yán)沛權(quán);永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 王洪杰;基于DSP的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)研究[D];天津理工大學(xué);2015年

5 陶澤昊;基于磁通觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)速度跟蹤控制策略研究[D];燕山大學(xué);2015年

6 田永新;車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];天津理工大學(xué);2015年

7 焦山旺;具有容錯(cuò)能力的永磁電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究[D];江南大學(xué);2015年

8 成傳柏;內(nèi)置式永磁同步電機(jī)模糊PI弱磁算法研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

9 石敏;永磁同步電機(jī)高性能弱磁控制策略的研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

10 張仕聰;永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)平面欠驅(qū)動(dòng)2R機(jī)械臂的非線性動(dòng)力特性研究[D];西南交通大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2380669