本文關(guān)鍵詞：基于轉(zhuǎn)矩觀測器的PMSM滑模變結(jié)構(gòu)矢量控制系統(tǒng)

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【摘要】：永磁同步電動機(jī)(permanent Magnet Synchronous Motors,PMSM)以其輕量化、可靠性高、損耗低等優(yōu)點(diǎn)著稱,在電機(jī)控制領(lǐng)域如空調(diào)、電動汽車,壓縮機(jī)等方面廣泛推廣應(yīng)用。傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制(速度環(huán)和電流環(huán))在PMSM控制系統(tǒng)中通常采用PI控制器。雖然,PI調(diào)節(jié)器對于解決線性問題有很好的效果,卻不能很好的解決非線性問題。然而,PMSM多變量強(qiáng)耦合的特點(diǎn)會存在諸多非線性因素,如電流耦合,參數(shù)的攝動和外部擾動等。所以傳統(tǒng)PI控制已經(jīng)不能滿足人們對電機(jī)控制高性能的要求,滑模變結(jié)構(gòu)控制作為一種非線性控制算法,為PMSM提供了一種很好的高性能控制策略。針對PMSM速度控制非線性問題,本文詳細(xì)介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制的原理和傳統(tǒng)的設(shè)計方法,分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制會帶來的抖振問題的原因和解決方法。重點(diǎn)研究了一個基于轉(zhuǎn)矩觀測器的PMSM積分滑模變結(jié)構(gòu)速度控制器。在傳統(tǒng)積分滑模變結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合積分消除噪音的優(yōu)點(diǎn)和滑模變結(jié)構(gòu)不需要確定參數(shù)的優(yōu)勢,通過選擇合適的控制律和滑模面,設(shè)計了一個積分滑模變結(jié)構(gòu)速度控制器,同時構(gòu)建一個負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器,實(shí)時觀測負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化,有效改善了負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時帶來的抖振問題。運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性理論分別對積分滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。在MATLAB/Simulink平臺上,針對基于轉(zhuǎn)矩觀測器PMSM積分滑模變結(jié)構(gòu)速度控制,在額定轉(zhuǎn)速、負(fù)載變化和系統(tǒng)參數(shù)變化時分別與傳統(tǒng)PI控制性能進(jìn)行仿真對比研究。仿真結(jié)果表明,采用基于轉(zhuǎn)矩觀測器的積分滑模速度控制策略抗干擾能力強(qiáng),系統(tǒng)魯棒性好。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所設(shè)計的控制器對參數(shù)變化和負(fù)載擾動具有良好的跟蹤能力,同時,系統(tǒng)的魯棒性也得到了提升。最后,搭建了以TI公司TMS320F2812為控制芯片的PMSM矢量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,并做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的基于轉(zhuǎn)矩觀測器的PMSM積分滑模變結(jié)構(gòu)速度控制系統(tǒng)的可行性和優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341;TP273

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本文編號：1233347