【摘要】：本文是對(duì)永磁同步電機(jī)(PMSM)帶遺忘因子的方根無(wú)跡卡爾曼濾波算法(SRMA-UKF)應(yīng)用在矢量控制系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容如下：首先,介紹了坐標(biāo)變換的思想,氣隙磁場(chǎng)定向、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向、定子磁場(chǎng)定向的定義與特點(diǎn),永磁同步電機(jī)在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系以及αβ靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和矢量控制原理,介紹了電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)原理。其次,闡述了利用卡爾曼濾波算法估計(jì)永磁同步電機(jī)位置角與轉(zhuǎn)速的原理,分別推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)在靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)方程,給出了基于EKF算法的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器調(diào)速系統(tǒng)控制框圖。搭建了基于EKF算法的永磁同步電機(jī)矢量控制仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果驗(yàn)證了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無(wú)位置傳感器的永磁同步電機(jī)控制中的有效性和合理性。再次,闡述了基于Sigma點(diǎn)的卡爾曼濾波算法原理,分別對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波器、無(wú)跡卡爾曼濾波器、方根無(wú)跡卡爾曼濾波器、帶遺忘因子的方根無(wú)跡卡爾曼濾波器進(jìn)行Matlab仿真,并且對(duì)系統(tǒng)負(fù)載變化時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速與位置角進(jìn)行分析,從而說(shuō)明了改進(jìn)算法在魯棒性上的優(yōu)化。最后,采用TI公司的32位數(shù)字信號(hào)處理器—-TMS320F2812作為控制核心,設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)。硬件方面包括主電路、控制電路各個(gè)部分以及IPM外圍電路的設(shè)計(jì),使用C語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)的軟件部分,并且給出了系統(tǒng)主程序和PWM中斷服務(wù)子程序流程圖。使用C++在Visual C++6.0環(huán)境下開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上位機(jī)程序。在Code Composer Studio 3.3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下,對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試,以實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性。
[Abstract]:In this paper, the application of square root unscented Kalman filter (SRMA-UKF) with forgetting factor in permanent magnet synchronous motor (PMSM) to vector control system is studied. The main contents are as follows: firstly, the definition and characteristics of coordinate transformation, air gap magnetic field orientation, rotor magnetic field orientation and stator magnetic field orientation are introduced. The mathematical model and vector control principle of permanent magnet synchronous motor in dq rotating coordinate system and 偽 尾 stationary coordinate system are introduced. The principle of voltage space vector pulse width modulation (SVPWM) is introduced. Secondly, the principle of estimating the position angle and rotational speed of permanent magnet synchronous motor by Kalman filter algorithm is introduced, and the extended Kalman filter (EKF) equation of permanent magnet synchronous motor in static coordinate system and rotating coordinate system is derived, respectively. The control block diagram of sensorless speed control system of permanent magnet synchronous motor based on EKF algorithm is presented. The vector control simulation system of permanent magnet synchronous motor based on EKF algorithm is built. The simulation results verify the validity and rationality of the extended Kalman filter algorithm in the sensorless permanent magnet synchronous motor control. Thirdly, the principle of Kalman filter algorithm based on Sigma point is introduced. The Matlab simulation of extended Kalman filter, unscented Kalman filter, square root unscented Kalman filter and square root unscented Kalman filter with forgetting factor is carried out. The motor rotation speed and position angle are analyzed when the load of the system changes, thus the robustness of the improved algorithm is optimized. Finally, the software and hardware structure of the control system is designed by using the 32 bit digital signal processor (TMS320F2812) of TI Company as the control core. The hardware includes the design of the main circuit, the control circuit and the peripheral circuit of IPM. The software part of the system is written with C language, and the flow chart of the main program of the system and the subprogram of PWM interrupt service are given. Using C in Visual C 6.0 environment to develop the upper computer program. In the Code Composer Studio 3.3 integrated development environment, the program is debugged and the experimental results are used to verify the correctness of the design.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：2382599