本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)自抗擾控制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機(jī)用永磁體取代感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁繞組,具有結(jié)構(gòu)體積小、重量輕,運(yùn)行可靠、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),目前,永磁同步電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工機(jī)床、軌道交通、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但永磁同步電機(jī)是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變的對(duì)象,在復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程中還存在許多不確定的內(nèi)外擾動(dòng),這將對(duì)PMSM的控制效果產(chǎn)生不利影響,制約著高性能伺服系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用。本文從控制算法的角度,對(duì)提高PMSM伺服系統(tǒng)跟蹤性、魯棒性的方法進(jìn)行了研究。本文探討了永磁同步電機(jī)矢量控制框架下的轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)自抗擾控制器(ADRC)的設(shè)計(jì)方法,結(jié)合轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)和自抗擾控制器的特點(diǎn),在轉(zhuǎn)速控制中,采用線性自抗擾控制器,轉(zhuǎn)速環(huán)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、粘滯摩擦等均被視為擾動(dòng)項(xiàng),并通過(guò)反饋控制律進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的完全解耦控制,提升了永磁同步電機(jī)在加載時(shí)的轉(zhuǎn)速剛度；在電流控制中,采用非線性自抗擾控制器,消除線性自抗擾控制器在大帶寬應(yīng)用中存在的噪聲敏感問(wèn)題,將電流環(huán)的反電勢(shì)項(xiàng)、交叉耦合、定子電阻壓降等視為擾動(dòng)項(xiàng)并進(jìn)行補(bǔ)償,提高了電流的跟蹤精度、減小了相電流諧波畸變。對(duì)于控制器參數(shù)整定部分,詳細(xì)推導(dǎo)了基于轉(zhuǎn)速環(huán)帶寬的線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法,轉(zhuǎn)速環(huán)線性自抗擾控制器僅有一個(gè)參數(shù)需要調(diào)節(jié)；提供了基于對(duì)象時(shí)間尺度的電流環(huán)非線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法,當(dāng)獲得和對(duì)象匹配的一組參數(shù)后,只需其它對(duì)象的時(shí)間尺度即可得到和其它對(duì)象匹配的控制器參數(shù)。在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面,采用描述函數(shù)法分析了不同控制器參數(shù)下的電流環(huán)非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,為控制器的初始參數(shù)整定提供了依據(jù)；分析了并推導(dǎo)了保證轉(zhuǎn)速環(huán)穩(wěn)定性的充要條件,即保證轉(zhuǎn)速環(huán)自抗擾控制器中的觀測(cè)器和線性控制律的穩(wěn)定性。對(duì)比分析了不同抗積分飽和算法的特點(diǎn),結(jié)合自抗擾算法設(shè)計(jì)了抗積分飽和的自抗擾控制器,提高系統(tǒng)在異常工況下的可靠性；推導(dǎo)了基于自抗擾調(diào)速系統(tǒng)的位置環(huán)設(shè)計(jì)方法,簡(jiǎn)化了位置環(huán)的設(shè)計(jì)；分析了死區(qū)效應(yīng)對(duì)電流環(huán)的影響,并提出了一種結(jié)合擾動(dòng)觀測(cè)器和PI的電流環(huán)設(shè)計(jì)方法,對(duì)反電勢(shì)擾動(dòng)、交叉耦合和死區(qū)誤差電壓進(jìn)行補(bǔ)償,減小了電機(jī)尤其是低速下的諧波畸變。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了自抗擾伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和有效性,仿真和實(shí)驗(yàn)表明,表明自抗擾伺服系統(tǒng),在動(dòng)態(tài)跟蹤、穩(wěn)態(tài)誤差及抗負(fù)載擾動(dòng)方面的性能,要優(yōu)于抗飽和PI。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 自抗擾控制 擾動(dòng)觀測(cè)器 參數(shù)整定 穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341;TM921.541
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 PMSM伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 PMSM伺服控制方法綜述17-23
• 1.3.1 傳統(tǒng)控制方法17-18
• 1.3.2 現(xiàn)代控制方法18-21
• 1.3.3 智能控制方法21-23
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)24-34
• 2.1 自抗擾控制器的階次24-25
• 2.2 轉(zhuǎn)速環(huán)自抗擾控制器設(shè)計(jì)25-28
• 2.2.1 線性跟蹤微分器25-26
• 2.2.2 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器26-27
• 2.2.3 線性狀態(tài)誤差反饋27-28
• 2.3 線性自抗擾控制器參數(shù)整定28-30
• 2.3.1 LTD的整定28
• 2.3.2 LESO的整定28-29
• 2.3.3 LSEF的整定29-30
• 2.4 轉(zhuǎn)速環(huán)線性自抗擾系統(tǒng)穩(wěn)定性分析30-31
• 2.5 轉(zhuǎn)速環(huán)線性自抗擾控制器的仿真實(shí)驗(yàn)31-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 伺服系統(tǒng)電流環(huán)非線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)34-54
• 3.1 自抗擾控制器的組合方式34
• 3.2 電流環(huán)非線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)34-38
• 3.2.1 NLESO的設(shè)計(jì)34-37
• 3.2.2 LSEF的設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 基于描述函數(shù)法的電流環(huán)非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析38-45
• 3.3.1 描述函數(shù)法簡(jiǎn)介38-40
• 3.3.2 電流環(huán)的等效結(jié)構(gòu)變換40-41
• 3.3.3 fal函數(shù)的描述函數(shù)41-42
• 3.3.4 電流環(huán)非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)42-45
• 3.4 電流環(huán)非線性控制器的參數(shù)整定45-48
• 3.4.1 電流環(huán)的時(shí)間尺度45-47
• 3.4.2 基于時(shí)間尺度的NLADRC參數(shù)整定47-48
• 3.5 電流環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)48-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 自抗擾伺服系統(tǒng)的若干問(wèn)題研究54-66
• 4.1 改進(jìn)型自抗擾控制器設(shè)計(jì)54-57
• 4.1.1 觀測(cè)器的積分飽和及其抑制方法54-56
• 4.1.2 抗積分飽和的ADRC56-57
• 4.2 位置控制器設(shè)計(jì)57-59
• 4.3 基于PI和擾動(dòng)觀測(cè)器的電流環(huán)設(shè)計(jì)59-63
• 4.3.1 死區(qū)效應(yīng)及其影響59-61
• 4.3.2 電流環(huán)擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)61-63
• 4.4 算法仿真實(shí)驗(yàn)63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 自抗擾控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究66-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹66-71
• 5.1.1 硬件平臺(tái)介紹67-69
• 5.1.2 軟件算法介紹69-71
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析71-74
• 5.2.1 電流跟隨實(shí)驗(yàn)72
• 5.2.2 轉(zhuǎn)速跟隨實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.2.3 抗負(fù)載擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.2.4 位置跟隨實(shí)驗(yàn)74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：488530