本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)無傳感器新型滑模觀測器研究

  更多相關(guān)文章： 永磁同步電機(jī) 滑模觀測器 dSPACE 無傳感器控制 抖振

【摘要】：永磁同步電動機(jī)(PMSM)因其小尺寸、重量輕、高效率、噪聲低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于高精度控制系統(tǒng)、高效節(jié)能速度控制系統(tǒng)中,如機(jī)器人、新能源汽車、風(fēng)機(jī)等。實(shí)現(xiàn)PMSM矢量控制的關(guān)鍵之處是正確精準(zhǔn)地得到電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置信息,這常常由安裝的外置或內(nèi)置的機(jī)械傳感器采集獲取的。然而,使用這類傳感器,將增加使用成本,限制PMSM的應(yīng)用領(lǐng)域并降低系統(tǒng)可靠性。是以,研究基于無傳感器的PMSM控制技術(shù)擁有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義�；Ｓ^測器(SMO)具有簡單的結(jié)構(gòu),并容易實(shí)現(xiàn),對參數(shù)變化和外部擾動不敏感,是PMSM中高速無傳感器控制研究的一大熱點(diǎn)。本文針對滑�？刂浦械摹岸墩瘛边@一問題,研究了一種PMSM新型SMO的設(shè)計(jì)方法,用于無傳感器矢量控制系統(tǒng)中,旨在保證滑模觀測優(yōu)勢和精度的同時(shí)削弱滑�！岸墩瘛�,增強(qiáng)滑模觀測器觀測的精度和抗干擾能力。首先,闡述了使用機(jī)械傳感器帶來的多種問題,闡明了無傳感器技術(shù)的重要性,探討了主要的幾種電機(jī)的無傳感器控制方式和各自的優(yōu)缺點(diǎn),說明了當(dāng)前滑模觀測器的幾個(gè)主要研究方向。其次,推導(dǎo)了PMSM在電壓、轉(zhuǎn)矩、磁鏈等方面的數(shù)學(xué)公式模型,概述了坐標(biāo)變換公式和使用矢量控制策略的原因,簡述和分析滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,并探討了產(chǎn)生抖振原因和削弱的方式。在傳統(tǒng)滑�？刂评碚摶A(chǔ)上,將傳統(tǒng)符號函數(shù)替換為可變飽和函數(shù),使用可變飽和函數(shù)可以有效減少不連續(xù)函數(shù)引發(fā)的系統(tǒng)抖振;使用滯后可變補(bǔ)償來增加對所述位置估計(jì)的準(zhǔn)確性;使用由低通可變截止濾波器和卡爾曼濾波器組成的改進(jìn)二級濾波器對滑模觀測器進(jìn)行改進(jìn)濾波,降低了測量與系統(tǒng)誤差的干擾,增強(qiáng)了觀測能力和系統(tǒng)抗擾動能力。最后,在dSPACE半實(shí)物仿真平臺上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了PMSM新型SMO控制系統(tǒng),在Control Desk NG上完成了實(shí)驗(yàn)并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的PMSM新型SMO可以很好的估計(jì)電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速信息,用于PMSM無傳感器矢量控制系統(tǒng)具有可行性與可靠性;采用變飽和函數(shù)作為切換函數(shù)可以顯著地削弱因使用不連續(xù)函數(shù)帶來的系統(tǒng)抖振;設(shè)計(jì)的變滯后補(bǔ)償器可以很好地補(bǔ)償因使用低通濾波器引起的相位延遲,提高觀測器對位置估計(jì)的準(zhǔn)確性;使用由低通變截止濾波和卡爾曼濾波組成的改進(jìn)二級濾波器對滑模觀測器進(jìn)行改進(jìn)濾波,可以有效地提高濾波效果,降低反電勢觀測誤差,提高位置與速度估算計(jì)算時(shí)的準(zhǔn)確度,大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 滑模觀測器 dSPACE 無傳感器控制 抖振
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 無傳感器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)的控制方法12-13
• 1.2.2 無傳感器控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文主要內(nèi)容16-18
• 第二章 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型及滑模變結(jié)構(gòu)原理18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.2.1 電壓平衡與磁鏈方程18-19
• 2.2.2 坐標(biāo)變換與反電勢計(jì)算19-21
• 2.2.3 PMSM矢量控制策略21-22
• 2.3 滑�？刂评碚�22-27
• 2.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制原理23-25
• 2.3.2 抖振產(chǎn)生的原因與削弱25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于變飽和函數(shù)的PMSM-SMO無傳感器控制設(shè)計(jì)28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 PMSM-SMO無傳感器控制設(shè)計(jì)28-32
• 3.2.1 滑模觀測器設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.2 穩(wěn)定性分析30-31
• 3.2.3 轉(zhuǎn)子位置估算方法31-32
• 3.3 基于變飽和函數(shù)的SMO設(shè)計(jì)32-34
• 3.3.1 變飽和函數(shù)設(shè)計(jì)32-33
• 3.3.2 變低通濾波器滯后補(bǔ)償設(shè)計(jì)33-34
• 3.4 基于變飽和函數(shù)PMSM-SMO設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證34-43
• 3.4.1 改進(jìn)滑模觀測器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)35-37
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析37-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 PMSM無傳感器新型滑模觀測器設(shè)計(jì)44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 基于改進(jìn)濾波器的新型滑模觀測器設(shè)計(jì)44-48
• 4.2.1 低通變截止濾波器設(shè)計(jì)44-45
• 4.2.2 卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.3 基于改進(jìn)濾波器的轉(zhuǎn)子位置估算方法47-48
• 4.3 PMSM新型SMO模型設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-56
• 4.3.1 PMSM新型SMO模型設(shè)計(jì)48-50
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析50-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 基于dSPACE的新型滑模觀測器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證57-68
• 5.1 引言57-58
• 5.2 基于dSPACE的新型滑模觀測器設(shè)計(jì)58-64
• 5.2.1 基于dSPACE的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)58-60
• 5.2.2 基于dSPACE的系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)60-64
• 5.3 Control Desk NG簡介64-66
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 全文總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68
• 6.2 后續(xù)工作展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果76-77

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