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

【摘要】：永磁同步電機用永磁體取代感應(yīng)電機的勵磁繞組,具有結(jié)構(gòu)體積小、重量輕,運行可靠、功率密度高等優(yōu)點,目前,永磁同步電機在工業(yè)機器人、數(shù)控加工機床、軌道交通、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但永磁同步電機是一個高階、非線性、強耦合、時變的對象,在復(fù)雜的工業(yè)過程中還存在許多不確定的內(nèi)外擾動,這將對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,對提高PMSM伺服系統(tǒng)跟蹤性、魯棒性的方法進行了研究。本文探討了永磁同步電機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)計方法,結(jié)合轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)和自抗擾控制器的特點,在轉(zhuǎn)速控制中,采用線性自抗擾控制器,轉(zhuǎn)速環(huán)的負載轉(zhuǎn)矩、粘滯摩擦等均被視為擾動項,并通過反饋控制律進行補償,實現(xiàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的完全解耦控制,提升了永磁同步電機在加載時的轉(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題,將電流環(huán)的反電勢項、交叉耦合、定子電阻壓降等視為擾動項并進行補償,提高了電流的跟蹤精度、減小了相電流諧波畸變。對于控制器參數(shù)整定部分,詳細推導(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參數(shù)需要調(diào)節(jié)；提供了基于對象時間尺度的電流環(huán)非線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法,當(dāng)獲得和對象匹配的一組參數(shù)后,只需其它對象的時間尺度即可得到和其它對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器和線性控制律的穩(wěn)定性。對比分析了不同抗積分飽和算法的特點,結(jié)合自抗擾算法設(shè)計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)計方法,簡化了位置環(huán)的設(shè)計；分析了死區(qū)效應(yīng)對電流環(huán)的影響,并提出了一種結(jié)合擾動觀測器和PI的電流環(huán)設(shè)計方法,對反電勢擾動、交叉耦合和死區(qū)誤差電壓進行補償,減小了電機尤其是低速下的諧波畸變。在實驗平臺驗證了自抗擾伺服系統(tǒng)設(shè)計的正確性和有效性,仿真和實驗表明,表明自抗擾伺服系統(tǒng),在動態(tài)跟蹤、穩(wěn)態(tài)誤差及抗負載擾動方面的性能,要優(yōu)于抗飽和PI。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 自抗擾控制 擾動觀測器 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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 本文主要研究內(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25-28
• 2.2.1 線性跟蹤微分器25-26
• 2.2.2 線性擴張狀態(tài)觀測器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驗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34-38
• 3.2.1 NLESO的設(shè)計34-37
• 3.2.2 LSEF的設(shè)計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)的時間尺度45-47
• 3.4.2 基于時間尺度的NLADRC參數(shù)整定47-48
• 3.5 電流環(huán)仿真實驗48-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 自抗擾伺服系統(tǒng)的若干問題研究54-66
• 4.1 改進型自抗擾控制器設(shè)計54-57
• 4.1.1 觀測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57-59
• 4.3 基于PI和擾動觀測器的電流環(huán)設(shè)計59-63
• 4.3.1 死區(qū)效應(yīng)及其影響59-61
• 4.3.2 電流環(huán)擾動觀測器設(shè)計61-63
• 4.4 算法仿真實驗63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 自抗擾控制系統(tǒng)實驗研究66-75
• 5.1 實驗平臺介紹66-71
• 5.1.1 硬件平臺介紹67-69
• 5.1.2 軟件算法介紹69-71
• 5.2 實驗結(jié)果及分析71-74
• 5.2.1 電流跟隨實驗72
• 5.2.2 轉(zhuǎn)速跟隨實驗72-73
• 5.2.3 抗負載擾動實驗73-74
• 5.2.4 位置跟隨實驗74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-76
• 參考文獻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】

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

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本文編號：488530