【摘要】：永磁同步電機(jī)(Permanent Magnetic Synchronous Motor,PMSM)具有體積小、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡單和高轉(zhuǎn)矩慣量比等優(yōu)點,常作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于運動控制領(lǐng)域。由于電機(jī)模型本身是一個非線性系統(tǒng),同時電機(jī)參數(shù)會因為溫度、負(fù)載等外界因素而變化,傳統(tǒng)的線性控制算法,如PI控制器,存在調(diào)節(jié)時間長、易超調(diào)、不能自適應(yīng)負(fù)載變化等問題。本文首先基于PMSM的原理和結(jié)構(gòu),結(jié)合坐標(biāo)變換,研究了其數(shù)學(xué)模型。分析了矢量控制的中不同電流控制方式的特點,選用了i_d=0的控制方法。同時,分析了常見的脈寬調(diào)制方法的特點,選擇了母線電壓利用率高的空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse-Width Modulation,SVPWM),并介紹 了其具體實現(xiàn)方法。對動態(tài)響應(yīng)性能和抗外界干擾能力進(jìn)行了研究,提出一種電流預(yù)測控制和擴(kuò)張狀態(tài)觀測器相結(jié)合的算法。針對電流PI調(diào)節(jié)器中由于限幅環(huán)節(jié)的存在而導(dǎo)致的響應(yīng)慢、超調(diào)大的現(xiàn)象,使用了電流預(yù)測控制算法,可以直接使用采集到的三相電流計算出當(dāng)前周期應(yīng)該給電機(jī)施加的電壓矢量,從而獲得更好的動態(tài)性能。針對干擾因素,在轉(zhuǎn)速環(huán)中引入了擴(kuò)張狀態(tài)觀測器,利用其觀測到的包含參數(shù)變化、外界干擾等的綜合"擾動"構(gòu)成前饋控制,從而保證了電機(jī)在外界干擾下?lián)碛休^小的轉(zhuǎn)速波動和更短的恢復(fù)時間。針對永磁同步電機(jī)系統(tǒng)因電機(jī)負(fù)載變化而導(dǎo)致控制性能下降的問題,提出一種在線辨識慣量并整定控制器參數(shù)的自適應(yīng)控制算法。電機(jī)負(fù)載變化通常會改變電機(jī)的轉(zhuǎn)軸等效轉(zhuǎn)動慣量,通過實時辨識慣量并在線調(diào)整速度環(huán)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的前饋系數(shù)和電流輸入項系數(shù),保證了系統(tǒng)對變化負(fù)載的適應(yīng)性。最后,建立了永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的MATLAB仿真模型和以TMS320F28335為核心的實驗平臺,完成了多摩川絕對式編碼器解碼系統(tǒng)和軟硬件設(shè)計。對本文提出的算法進(jìn)行仿真和實驗研究,與轉(zhuǎn)速電流雙PI控制進(jìn)行了對比,驗證了算法的可行性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

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本文編號：2536407