發(fā)布時間：2021-01-25 02:36

　　隨著永磁材料的發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)的進(jìn)步,永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、云臺等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在伺服控制系統(tǒng)的性能、可靠性和成本方面都提出了更高的要求,因此減少各種傳感器的電機(jī)控制技術(shù)受到了廣泛關(guān)注與研究。相關(guān)研究主要集中在無位置傳感器控制,但是目前對于無電流傳感器控制技術(shù)的研究還不夠深入,需要對無電流傳感器電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行理論分析和系統(tǒng)建模。論文開篇介紹了伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展,總結(jié)了無電流傳感器電機(jī)控制技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。以小功率表貼式永磁同步電機(jī)為研究對象,首先對永磁同步電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,得到了三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并闡述了電機(jī)磁場定向控制原理,介紹了4)₍（9）=0伺服控制技術(shù)以及反推自適應(yīng)控制和電流預(yù)測控制兩種無電流傳感器控制方法。論文研究了基于電流估算的伺服控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹了控制器參數(shù)的設(shè)計過程,分析了死區(qū)對系統(tǒng)的影響并設(shè)計了一種死區(qū)補(bǔ)償方案,對系統(tǒng)進(jìn)行了位置控制仿真和實驗驗證。針對小功率、負(fù)載波動小、轉(zhuǎn)速低的伺服應(yīng)用場合,研究了一種基于無電流環(huán)的伺服控制系統(tǒng),通過簡化電機(jī)的電壓方程,省略了電流內(nèi)環(huán),對... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

死區(qū)補(bǔ)償效果仿真通過仿真對比可知，未加入死區(qū)補(bǔ)償時，估算電流和真實電流存在較大偏差，0.2s加

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章基于電流估算的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)28圖3-11死區(qū)補(bǔ)償效果實驗3.4控制器設(shè)計基于電流估算的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)采用位置-轉(zhuǎn)速-電流三環(huán)控制結(jié)構(gòu)，因此需要對三個控制環(huán)的控制器進(jìn)行設(shè)計。本節(jié)由內(nèi)環(huán)至外環(huán)逐一對各個控制器進(jìn)行設(shè)計。3.4.1電流環(huán)控制器由前文對電機(jī)數(shù)學(xué)模型的介紹，對式(2-8)取小信號模型，可得：[++]=[00][++]+[00][++]+[(+)+(+)](+)(3-14)對式(3-14)略去二階小項和常數(shù)項，整理得到電機(jī)的小信號模型為：=+(3-15)=+++(+)(3-16)在電機(jī)的小信號模型式子中可以發(fā)現(xiàn)，d軸電壓ud的表達(dá)式中含有q軸耦合項，q軸電壓uq的表達(dá)式中也有d軸耦合項，這使得模型更加復(fù)雜，增加了控制難度，為了消除耦合項簡化分析，可以在控制器中加入解耦項，從而簡化電機(jī)的傳遞函數(shù)。解耦控制方式如圖3-12所示。

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第3章基于電流估算的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)34首先設(shè)置位置環(huán)穿越頻率為_，為了避免控制中內(nèi)環(huán)對于位置外環(huán)的影響，將位置環(huán)穿越頻率_設(shè)置為轉(zhuǎn)速環(huán)穿越頻率的1/10，即_=110_，可以得到位置環(huán)控制器參數(shù)_的計算公式為：_=_(3-42)至此，完成了位置環(huán)控制器的設(shè)計。3.5仿真與實驗本小節(jié)主要利用Simulink工具搭建仿真模型，對前文設(shè)計的基于電流估算的永磁同步電機(jī)伺服控制方法進(jìn)行驗證，并在仿真的基礎(chǔ)上在實驗臺進(jìn)行了伺服控制實驗，驗證了本節(jié)所設(shè)計的基于電流估算的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的有效性。3.5.1電流控制仿真與實驗代入本文所用的永磁同步電機(jī)參數(shù)，采用3.4.1小節(jié)對電流控制器的設(shè)計方法設(shè)計電流環(huán)PI參數(shù)。搭建了Simulink仿真模型，在電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，進(jìn)行了d軸電流階躍響應(yīng)仿真，仿真結(jié)果如圖3-19所示。0.01s時刻給定一個d軸參考，經(jīng)過約1ms，估算電流和實際電流均能跟蹤上參考值，電流估算值基本和實際值相符，能夠通過估算電流值反映真實電流情況，電流階躍響應(yīng)速度滿足設(shè)計目標(biāo)。圖3-19d軸電流階躍響應(yīng)仿真為了檢驗實際的電流控制效果，基于GD32F103控制芯片和12V小功率SPMSM搭建了實驗臺，進(jìn)行了d軸電流階躍響應(yīng)實驗，為了對比估算電流和真實電流，在控制板中加入了電流傳感器來檢測真實電流值。實驗結(jié)果如圖3-20所示。電流參考值階躍給定后約1ms，估算電流和真是電流均能跟蹤參考值，且估算電流和真實電流相符，可以反映真實電流情況，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致，驗證了電流估算方案的可行性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的永磁同步電機(jī)無電流傳感器預(yù)測控制[J]. 李英強(qiáng),楊明,龍江,劉子銳,徐殿國.  電機(jī)與控制應(yīng)用. 2018(01)
[2]永磁同步電機(jī)-虛擬電流環(huán)控制技術(shù)的研究[J]. 申娟,周實.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2017(01)
[3]基于電流估計的永磁同步電機(jī)矢量控制[J]. 張信,楊振強(qiáng),吳夢杰.  微特電機(jī). 2016(05)
[4]永磁同步電機(jī)無電流傳感器控制系統(tǒng)運(yùn)行性能分析[J]. 徐迅,阮建國,魯文其,虞志源.  機(jī)電工程. 2015(07)
[5]無電流環(huán)永磁同步電動機(jī)控制器設(shè)計[J]. 張文炬,黃安寧,黃根春.  微特電機(jī). 2014(10)
[6]無電流傳感器永磁同步電機(jī)控制技術(shù)的研究[J]. 李勇,張強(qiáng).  機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2014(04)
[7]基于反推自適應(yīng)控制的永磁同步電機(jī)摩擦力矩補(bǔ)償策略[J]. 閻彥,劉銳,史婷娜,夏長亮.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2013(33)
[8]車用驅(qū)動電機(jī)無電流傳感器控制[J]. 周雅夫,沈曉勇,連靜,李駿,劉明輝,趙子亮.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2012(01)
[9]一種低成本工業(yè)縫紉機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的研究[J]. 姜澤,劉峙飛.  機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2011(02)
[10]隱極式PMSM無電流傳感器調(diào)速控制系統(tǒng)研究[J]. 韓利,劉春燕,何震球.  微電機(jī). 2010(07)

博士論文
[1]感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器控制的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳斌.浙江大學(xué) 2015
[2]無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的若干問題研究[D]. 朝澤云.華中科技大學(xué) 2007
[3]永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略的研究[D]. 林偉杰.浙江大學(xué) 2005
[4]高性能交流伺服系統(tǒng)及其復(fù)合控制策略研究[D]. 曾玉金.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)無電流傳感器技術(shù)的研究[D]. 崔宏偉.蘭州交通大學(xué) 2018
[2]永磁同步電機(jī)單電流傳感器電流預(yù)測控制技術(shù)研究[D]. 李英強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]電動大巴汽車用永磁同步電機(jī)的驅(qū)動與控制[D]. 蔡國慶.浙江大學(xué) 2018
[4]永磁同步電機(jī)無電流傳感器矢量控制系統(tǒng)研究[D]. 張信.大連理工大學(xué) 2016
[5]永磁同步電機(jī)的自適應(yīng)反推控制策略研究[D]. 朱漢未.浙江大學(xué) 2013
[6]永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究[D]. 姜飛榮.浙江大學(xué) 2006
[7]無電流傳感器的平縫機(jī)交流伺服驅(qū)動器研究[D]. 楊薇薇.華中科技大學(xué) 2005



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