隨著永磁材料的發(fā)展,數(shù)字控制技術的進步,永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)在數(shù)控機床、機器人、云臺等高新技術領域得到了廣泛的應用。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控制技術受到了廣泛關注與研究。相關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的研究還不夠深入,需要對無電流傳感器電機控制技術進行理論分析和系統(tǒng)建模。論文開篇介紹了伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展,總結了無電流傳感器電機控制技術國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。以小功率表貼式永磁同步電機為研究對象,首先對永磁同步電機進行了數(shù)學建模,得到了三相靜止坐標系和同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型,并闡述了電機磁場定向控制原理,介紹了4)₍（9）=0伺服控制技術以及反推自適應控制和電流預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),詳細介紹了控制器參數(shù)的設計過程,分析了死區(qū)對系統(tǒng)的影響并設計了一種死區(qū)補償方案,對系統(tǒng)進行了位置控制仿真和實驗驗證。針對小功率、負載波動小、轉速低的伺服應用場合,研究了一種基于無電流環(huán)的伺服控制系統(tǒng),通過簡化電機的電壓方程,省略了電流內(nèi)環(huán),對... 

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

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

浙江大學碩士學位論文第3章基于電流估算的永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)28圖3-11死區(qū)補償效果實驗3.4控制器設計基于電流估算的永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)采用位置-轉速-電流三環(huán)控制結構，因此需要對三個控制環(huán)的控制器進行設計。本節(jié)由內(nèi)環(huán)至外環(huán)逐一對各個控制器進行設計。3.4.1電流環(huán)控制器由前文對電機數(shù)學模型的介紹，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，整理得到電機的小信號模型為：=+(3-15)=+++(+)(3-16)在電機的小信號模型式子中可以發(fā)現(xiàn)，d軸電壓ud的表達式中含有q軸耦合項，q軸電壓uq的表達式中也有d軸耦合項，這使得模型更加復雜，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，從而簡化電機的傳遞函數(shù)。解耦控制方式如圖3-12所示。

浙江大學碩士學位論文第3章基于電流估算的永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)34首先設置位置環(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_設置為轉速環(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，對前文設計的基于電流估算的永磁同步電機伺服控制方法進行驗證，并在仿真的基礎上在實驗臺進行了伺服控制實驗，驗證了本節(jié)所設計的基于電流估算的永磁同步電機伺服控制系統(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參數(shù)，采用3.4.1小節(jié)對電流控制器的設計方法設計電流環(huán)PI參數(shù)。搭建了Simulink仿真模型，在電機靜止狀態(tài)下，進行了d軸電流階躍響應仿真，仿真結果如圖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，電流階躍響應速度滿足設計目標。圖3-19d軸電流階躍響應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，進行了d軸電流階躍響應實驗，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，實驗結果與仿真結果一致，驗證了電流估算方案的可行性。

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