【摘要】：高精度的伺服系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,作為交流伺服系統(tǒng)中的重要組成部分,永磁同步電機(jī)(PMSM)在眾多場合尤其是定位精度要求高的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)位置。本文以提高PMSM伺服系統(tǒng)性能為目標(biāo),主要研究電流環(huán)解耦控制器設(shè)計以及速度環(huán)和位置環(huán)參數(shù)優(yōu)化。具體內(nèi)容如下:(1)分析國內(nèi)外伺服的產(chǎn)品現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,對永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)主要控制策略和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。確定采用矢量控制策略,分析并建立了永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)敘述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的原理及實現(xiàn)方式。(2)設(shè)計了永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)三閉環(huán)結(jié)構(gòu)以及電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)控制器的參數(shù)。針對電流環(huán)中存在電動勢耦合問題,設(shè)計了基于內(nèi)�？刂�(IMC)和基于電壓前饋控制(VFDC)的電流解耦控制器。由于電壓前饋解耦控制策略易受參數(shù)變化影響,本文采用內(nèi)�？刂品椒�,設(shè)計一種將內(nèi)模控制與電壓前饋解耦相結(jié)合的電流環(huán)控制器。應(yīng)用內(nèi)模原理對電壓前饋解耦控制器的PI參數(shù)進(jìn)行整定,并將結(jié)果應(yīng)用到電壓前饋解耦控制器上,以實現(xiàn)電動勢的完全解耦。針對積分飽和導(dǎo)致的系統(tǒng)超調(diào),結(jié)合積分箝位法設(shè)計帶有抗積分飽和結(jié)構(gòu)電流環(huán)解耦控制器。引入有功阻尼概念對速度環(huán)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定,進(jìn)一步提升伺服系統(tǒng)響應(yīng)性與魯棒性。(3)針對電機(jī)實際運(yùn)行中由于參數(shù)時變性使得電流環(huán)內(nèi)模控制器與電機(jī)模型失配導(dǎo)致的內(nèi)�？刂苿討B(tài)性能與系統(tǒng)控制質(zhì)量的下降的問題,本文提出一種通過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近PMSM模型,利用參數(shù)選取性能指標(biāo)對內(nèi)模控制器參數(shù)λ進(jìn)行訓(xùn)練的方法,以實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)自適應(yīng)控制。(4)對永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中的速度環(huán)和位置環(huán)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。對于系統(tǒng)運(yùn)行中的參數(shù)變化導(dǎo)致控制器參數(shù)與模型失配的問題,采用加入最優(yōu)保存策略的遺傳算法對速度環(huán)調(diào)節(jié)器和位置環(huán)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。通過仿真驗證了本文設(shè)計伺服系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

第二章永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及其矢量控制系統(tǒng)逡逑磁同步電機(jī)的分類逡逑磁同步電機(jī)按供電電流波形的不同，可以劃分為兩類：矩形波永磁同步ｌｅｓｓ邋Ｄｉｒｅｃｔ邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋Ｍｏｔｏｒ，邋ＢＬＤＣＭ．又稱無刷直流電動機(jī)）和正弦波永磁同步ａｎｅｎｔ邋Ｍａｇｎｅｔ邋Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ邋Ｍｏｔｏｒ，ＰＭＳＭ）［４Ｑ］。ＢＬＤＣＭ邋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，輸出轉(zhuǎn)矩高，不需要絕對位置編碼器，但由于其氣隙磁場呈矩形分布，在現(xiàn)換向轉(zhuǎn)矩脈動的問題。ＰＭＳＭ輸出轉(zhuǎn)矩平滑，損耗小，可用編碼器實現(xiàn)，與ＢＬＤＣＭ相比更適宜在低速直接驅(qū)動場合中應(yīng)用，因此本文選擇ＰＭ伺服驅(qū)動系統(tǒng)的研宄對象。逡逑ＭＳＭ與其他電機(jī)的不同之處在于它可以有不同的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)子同，它們也被賦予了不同的工作性能和控制方式。按照永磁體在轉(zhuǎn)子磁路位置，ＰＭＳＭ通常按情況被分為三大類：表面式、內(nèi)置式和爪極式。逡逑

第二章永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及其矢量控制系統(tǒng)邐逡逑一圓心在（－ｙ，．／Ｌｒｆ，０）處的圓形方程。而對于內(nèi)置式ＰＭＳＭ，邋４？＾，貝Ｉ試（２．１２）即為一逡逑個橢圓方程。逡逑參考式（２．１０），ＰＭＳＭ的電流極限方程式為：逡逑ｉＬ＝ｉ２ｄ＋ｉｌ邐（２－１３）逡逑式（２．１３）為一以坐標(biāo)原點為圓心的圓形方程，，當(dāng)以＾作為圓形半徑時，它顯示的是逡逑電流極限軌跡。將式（２．１２）與（２．１３）表現(xiàn)在圖２．４所示的平面上，即可得到電動機(jī)穩(wěn)定逡逑運(yùn)行時的電壓極限軌跡與電流極限圓軌跡。逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2597217