本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機的無速度傳感器控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在高性能永磁同步電機伺服系統(tǒng)中,通常需要安裝速度傳感器來反饋轉(zhuǎn)速信號,從而實現(xiàn)閉環(huán)控制。但是,隨著對控制精度的要求越來越高,使用速度傳感器所帶來的成本升高、安裝困難、系統(tǒng)體積變大、無法適應(yīng)惡劣環(huán)境等問題極大地制約了永磁同步電機的應(yīng)用。為解決這些問題,對永磁同步電機無速度傳感器控制的研究已成為交流伺服研究領(lǐng)域的一個重要方向。因此,本文圍繞永磁同步電機的無速度傳感器控制技術(shù)展開理論研究,并通過仿真和實驗對研究成果進行了驗證和分析,實現(xiàn)了對永磁同步電機的無速度傳感器控制。第一,研究了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和SVPWM算法；建立了三相逆變器的數(shù)學(xué)模型,將其同永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型聯(lián)系起來；分析、設(shè)計了基于電流前饋解耦控制策略和基于Lyapunov法的控制器,比較了兩種方法在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中的差別。第二,研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制,將其應(yīng)用到永磁同步電機無速度傳感器控制中,詳細(xì)分析和推導(dǎo)了傳統(tǒng)滑模觀測器無速度傳感器控制方法和原理,引入用sigmoid函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)sign函數(shù),簡化了滑模觀測器結(jié)構(gòu),削弱了抖振,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。第三,針對傳統(tǒng)滑模觀測器存在觀測誤差較大的問題,引入了一種基于靜止坐標(biāo)系的自適應(yīng)滑模觀測器,有效地消除了誤差,提高了穩(wěn)態(tài)精度；針對無法實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)的問題,提出了一種考慮頻率變化的數(shù)字鎖相環(huán)的橢圓擬合方法,實現(xiàn)了電機的正反轉(zhuǎn)控制。第四,針對鎖相環(huán)引起系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)變慢且計算量大的問題,提出了一種新穎的基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器的無速度傳感器控制方法；分析了逆變器死區(qū)時間引起的死區(qū)效應(yīng)對永磁同步電機無速度傳感器控制算法的影響,并在模型電機中考慮了死區(qū)引起的電壓變化,大大減小了相位辨識誤差。第五,研制了永磁同步電機無速度傳感器實驗平臺,對本文所提的各種理論算法進行了實驗驗證,實現(xiàn)了永磁同步電機無速度傳感器控制。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 無速度傳感器控制 滑模觀測器 自適應(yīng) 死區(qū)補償
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 永磁電機的發(fā)展概況10-11
• 1.3 永磁同步電機無速度傳感器控制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 2 永磁同步電機的矢量控制15-41
• 2.1 常用坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換15-18
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系15
• 2.1.2 坐標(biāo)變換15-18
• 2.2 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3 三相逆變器數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)25-33
• 2.4.1 SVPWM基本原理26-27
• 2.4.2 SVPWM算法27-33
• 2.5 永磁同步電機矢量控制策略33-38
• 2.5.1 前饋解耦控制器設(shè)計34-35
• 2.5.2 基于Lyapunov法的控制器設(shè)計35-38
• 2.6 仿真驗證及分析38-41
• 3 基于滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制41-49
• 3.1 滑模理論基礎(chǔ)41-42
• 3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理41
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振問題41-42
• 3.2 滑模觀測器設(shè)計42-45
• 3.2.1 滑模觀測器數(shù)學(xué)模型42-44
• 3.2.2 穩(wěn)定性證明44-45
• 3.3 仿真驗證及分析45-49
• 4 基于靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制49-61
• 4.1 靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器設(shè)計49-53
• 4.1.1 靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器數(shù)學(xué)模型49-52
• 4.1.2 穩(wěn)定性證明52-53
• 4.2 考慮頻率變化的數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)計53-57
• 4.2.1 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)53-55
• 4.2.2 遞推最小二乘法橢圓擬合55-56
• 4.2.3 仿真驗證及分析56-57
• 4.3 仿真驗證及分析57-61
• 5 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制61-74
• 5.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器設(shè)計61-68
• 5.1.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器數(shù)學(xué)模型61-63
• 5.1.2 穩(wěn)定性證明63-64
• 5.1.3 基于Lyapunov法的控制器設(shè)計64-65
• 5.1.4 仿真驗證及分析65-68
• 5.2 考慮死區(qū)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器設(shè)計68-74
• 5.2.1 死區(qū)效應(yīng)分析68-70
• 5.2.2 死區(qū)補償算法70
• 5.2.3 考慮死區(qū)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器數(shù)學(xué)模型70-71
• 5.2.4 仿真驗證及分析71-74
• 6 永磁同步電機無速度傳感器控制實驗平臺設(shè)計74-91
• 6.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計74-81
• 6.1.1 TMS320F28335最小系統(tǒng)設(shè)計74-77
• 6.1.2 主電路設(shè)計77-78
• 6.1.3 驅(qū)動電路設(shè)計78
• 6.1.4 信號檢測電路設(shè)計78-79
• 6.1.5 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計79-80
• 6.1.6 手操器設(shè)計80-81
• 6.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計81-87
• 6.2.1 主程序設(shè)計81-82
• 6.2.2 中斷程序設(shè)計82-83
• 6.2.3 通訊程序設(shè)計83-85
• 6.2.4 手操器程序設(shè)計85-87
• 6.3 實驗結(jié)果87-91
• 6.3.1 基于靜止坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器實驗結(jié)果87-88
• 6.3.2 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系自適應(yīng)滑模觀測器實驗結(jié)果88-91
• 7 總結(jié)與展望91-93
• 7.1 全文總結(jié)91
• 7.2 展望91-93
• 參考文獻93-101
• 附錄101-102
• 致謝102-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果103-104

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