本文關(guān)鍵詞：永磁直線同步電機(jī)無位置傳感器控制研究

  更多相關(guān)文章： 永磁直線同步電機(jī) 無位置傳感器 位置與速度估計(jì) 初始磁極角度確定 模糊PID控制器

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)已無法滿足高速、超精密儀器儀表加工等制造行業(yè)日益發(fā)展的需要,而永磁直線同步電機(jī)(PMLSM)以其伺服性能好、定位精度高、運(yùn)動(dòng)行程較大以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)在裝備制造、機(jī)械加工等場(chǎng)合得到了越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)帶有物理傳感器的PMLSM驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn),因此在保證伺服性能良好、系統(tǒng)成本低廉的前提下,研制永磁直線同步電機(jī)無位置傳感器伺服控制系統(tǒng),以解決引入物理傳感器所帶來的問題,成為了近年來廣大科研人員共同努力的方向。本文解決了無位置傳感器控制系統(tǒng)中的核心問題——對(duì)動(dòng)子位置以及速度進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)。本文首先對(duì)PMLSM的工作原理及其組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,在分析SVPWM矢量控制原理以及傳統(tǒng)帶有物理傳感器伺服控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出了永磁直線同步電機(jī)無位置傳感器伺服控制整體方案,其中位置/速度反饋信號(hào)通過估計(jì)器獲得。其次,為了在全速范圍內(nèi)精確地估計(jì)出動(dòng)子的位置與速度,本文利用了一種狀態(tài)增廣的擴(kuò)展卡爾曼濾波法(AEKF),該估計(jì)算法可對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)以及繞組電阻進(jìn)行同時(shí)估計(jì),有效解決了因繞組電阻變化而導(dǎo)致估計(jì)不精準(zhǔn)的問題;另外,為了獲取電機(jī)初始磁極位置以使電機(jī)正常啟動(dòng),本文通過施加一系列電壓脈沖信號(hào),并檢測(cè)對(duì)應(yīng)d軸電流值,以此來確定初始磁極角度,該方法的理論估計(jì)精度為:?9375.0?;而對(duì)于在PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)中負(fù)載擾動(dòng)較大、系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)以及估計(jì)信號(hào)不確定等問題,本文在該系統(tǒng)速度環(huán)中設(shè)計(jì)了一種增量式模糊PID控制器,以提升系統(tǒng)整體的抗擾動(dòng)能力以及魯棒性。最后,在計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并制作了相應(yīng)的軟、硬件,并在龍門雙驅(qū)直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上對(duì)該無位置傳感器伺服系統(tǒng)估計(jì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,動(dòng)子的位置與速度估計(jì)值基本上與光柵編碼器的測(cè)量輸出一致,其估計(jì)誤差在合理的范圍內(nèi),能滿足較精密的直線電機(jī)伺服系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：永磁直線同步電機(jī) 無位置傳感器 位置與速度估計(jì) 初始磁極角度確定 模糊PID控制器
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-16
• 1 緒論16-32
• 1.1 課題研究背景和意義16-17
• 1.2 直線電機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)17-19
• 1.2.1 直線電機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 直線電機(jī)應(yīng)用前景19
• 1.3 直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)概述19-20
• 1.3.1 直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)組成19
• 1.3.2 直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)特點(diǎn)19-20
• 1.4 直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)控制策略綜述20-26
• 1.4.1 傳統(tǒng)控制方法20-22
• 1.4.2 現(xiàn)代控制方法22-23
• 1.4.3 智能控制方法23-24
• 1.4.4 滑模變結(jié)構(gòu)控制方法24-26
• 1.5 無位置傳感器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀26-29
• 1.5.1 基于反電勢(shì)的估計(jì)方法27
• 1.5.2 基于磁鏈的估計(jì)方法27
• 1.5.3 基于狀態(tài)觀測(cè)器的估計(jì)方法27-28
• 1.5.4 高頻注入法28-29
• 1.5.5 模型參考自適應(yīng)方法29
• 1.5.6 基于智能控制的方法29
• 1.6 直線電機(jī)初始位置估計(jì)和啟動(dòng)技術(shù)29-30
• 1.7 本文主要研究?jī)?nèi)容和組織架構(gòu)30-32
• 2 永磁直線同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)模型建立32-46
• 2.1 引言32
• 2.2 永磁直線同步電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理32-33
• 2.2.1 直線電機(jī)基本構(gòu)造32-33
• 2.2.2 直線電機(jī)工作原理33
• 2.3 永磁直線同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型33-36
• 2.3.1 直線電機(jī)d-q軸數(shù)學(xué)模型33-35
• 2.3.2 永磁直線同步電機(jī)動(dòng)力學(xué)模型35-36
• 2.4 永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù)36-42
• 2.4.1 電壓空間矢量PWM控制技術(shù)原理36-38
• 2.4.2 空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)38-41
• 2.4.3 PMLSM無傳感器伺服控制方案41-42
• 2.5 PMLSM伺服控制系統(tǒng)仿真模型建立42-45
• 2.5.1 MATLAB仿真環(huán)境介紹42-43
• 2.5.2 直線電機(jī)伺服系統(tǒng)仿真模型建立43-45
• 2.6 本章小結(jié)45-46
• 3 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)位置和速度估計(jì)算法46-61
• 3.1 引言46-47
• 3.2 基于AEKF的PMLSM伺服控制系統(tǒng)位置與速度估計(jì)方法47-57
• 3.2.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波法47-50
• 3.2.2 PMLSM伺服控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性化與離散化50-53
• 3.2.3 狀態(tài)增廣的擴(kuò)展卡爾曼濾波估計(jì)算法（AEKF）53-54
• 3.2.4 仿真研究54-57
• 3.3 PMLSM伺服控制系統(tǒng)初始位置估計(jì)57-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)控制策略61-76
• 4.1 引言61
• 4.2 模糊控制理論61-63
• 4.3 模糊PID控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63-64
• 4.4 模糊PID控制器中參數(shù)的整定64-65
• 4.5 模糊PID控制器中算法的設(shè)計(jì)65-71
• 4.5.1 模糊化及隸屬度函數(shù)的設(shè)計(jì)65-67
• 4.5.2 模糊規(guī)則與算法的設(shè)計(jì)67-70
• 4.5.3 解模糊與參量修正70-71
• 4.6 仿真研究71-75
• 4.7 本章小結(jié)75-76
• 5 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)76-103
• 5.1 引言76
• 5.2 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)的組成76-90
• 5.2.1 PMLSM伺服控制系統(tǒng)77-81
• 5.2.2 電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)81-83
• 5.2.3 電壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)83-86
• 5.2.4 DSP模塊86-90
• 5.2.5 基于DSP的集成傳感器90
• 5.3 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)90-96
• 5.4 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)分析96-102
• 5.5 本章小結(jié)102-103
• 6 總結(jié)與展望103-107
• 6.1 全文總結(jié)103-105
• 6.2 下一步開展的工作105-107
• 參考文獻(xiàn)107-113
• 附錄113-115
• 作者簡(jiǎn)歷115

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳宇明,金能強(qiáng);直線同步電機(jī)的磁場(chǎng)與力特性分析[J];電工電能新技術(shù);2002年01期

2 余佩瓊;陸億紅;;永磁直線同步電機(jī)的有限元分析[J];電工技術(shù);2003年12期

3 陳，

本文編號(hào)：603482