本文關(guān)鍵詞：基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD控制的永磁同步電機(jī)伺服控制策略研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，定子為三相繞組。它運行可靠、控制方便、損耗小，被廣泛應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)中。由于電機(jī)模型的不確定性和強(qiáng)耦合性，以及運行過程中參數(shù)變化、負(fù)載擾動等因素，影響了永磁同步電機(jī)在伺服系統(tǒng)中獲得較高的性能。本文基于此背景將分?jǐn)?shù)階PD μ控制器、自抗擾控制技術(shù)以及矢量控制技術(shù)相結(jié)合，提出永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)更高控制性能的控制策略及設(shè)計方法。 本文首先簡述了矢量控制的基本原理，以及永磁同步電機(jī)在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，同時介紹了在矢量控制中使用的SVPWM調(diào)制技術(shù)和SVPWM快速實現(xiàn)的方法。然后介紹自抗擾控制技術(shù)的原理及線性調(diào)參的方法，針對線性自抗擾的控制性能過度依賴擴(kuò)張狀態(tài)觀測器這一問題進(jìn)行了分析，提出用分?jǐn)?shù)階PD μ控制器替代整數(shù)階PD控制器這一控制策略。分析分?jǐn)?shù)階PD μ控制器的原理及動態(tài)性能，針對永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)，提出在速度控制中采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器觀測系統(tǒng)擾動，，用分?jǐn)?shù)階PD μ控制器作為反饋控制器，在位置控制中采用分?jǐn)?shù)階PD μ控制器作為反饋控制器。分?jǐn)?shù)階PD μ控制器與自抗擾控制技術(shù)結(jié)合不僅可以消除傳統(tǒng)線性自抗擾控制器對擴(kuò)張狀態(tài)觀測器觀測精度的依賴，同時擴(kuò)張狀態(tài)觀測器還可以將系統(tǒng)不確定性維持在分?jǐn)?shù)階PD μ控制器的不敏感區(qū)域內(nèi)。 本文在理論研究的基礎(chǔ)上，首先對所提方法的效果進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果證實了所提方法的有效性；之后根據(jù)此方法搭建了硬件平臺和軟件實驗平臺并進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果也很好地證實了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。本文提出的控制策略具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性和工程實用性，為以后實際應(yīng)用提供了一個良好的參考。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 伺服 自抗擾 分?jǐn)?shù)階 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 課題研究背景11
• 1.1.2 課題研究目的與意義11-13
• 1.2 永磁同步電機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 矢量控制13-14
• 1.2.2 直接轉(zhuǎn)矩控制14-15
• 1.3 自抗擾控制器在電機(jī)控制中的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 分?jǐn)?shù)階 PID 控制器在電機(jī)控制中的研究現(xiàn)狀16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù)18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 矢量控制中的坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換18-22
• 2.2.1 矢量控制中所需的坐標(biāo)系19-20
• 2.2.2 矢量在坐標(biāo)系之間的變換20-22
• 2.3 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.3.1 永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3.2 永磁同步電機(jī)在dq 軸系的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制25-28
• 2.4.1 空間矢量脈寬調(diào)制原理25-26
• 2.4.2 PWM 調(diào)制原理26-27
• 2.4.3 空間矢量脈寬調(diào)制的快速實現(xiàn)27-28
• 2.5 永磁同步電機(jī) i_d= 0矢量控制策略仿真與實驗28-34
• 2.5.1 永磁同步電機(jī) i_d= 0矢量控制 SIMULINK 仿真28-31
• 2.5.2 基于 DSP 的永磁同步電機(jī) i_d= 0矢量控制實驗31-33
• 2.5.3 傳統(tǒng) PI 控制算法的局限性33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 線性自抗擾及分?jǐn)?shù)階PD ~u控制器分析35-52
• 3.1 引言35
• 3.2 線性自抗擾控制技術(shù)分析35-45
• 3.2.1 線性自抗擾控制器設(shè)計36-38
• 3.2.2 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器估計擾動與實際擾動關(guān)系38-39
• 3.2.3 線性自抗擾 PD 控制器的局限性分析及仿真驗證39-45
• 3.3 分?jǐn)?shù)階PD μ控制器分析45-51
• 3.3.1 分?jǐn)?shù)階微積分的基本定義45-47
• 3.3.2 分?jǐn)?shù)階PD μ控制器47-48
• 3.3.3 分?jǐn)?shù)階微分動態(tài)分析48-49
• 3.3.4 分?jǐn)?shù)階PD μ控制器數(shù)字實現(xiàn)49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD~μ算法的 PMSM 伺服控制策略52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD~μ控制算法的 PMSM 伺服控制器設(shè)計52-58
• 4.2.1 電流環(huán)設(shè)計52-54
• 4.2.2 速度環(huán)設(shè)計54-56
• 4.2.3 位置環(huán)設(shè)計56
• 4.2.4 對轉(zhuǎn)速信號及電流信號的卡爾曼濾波器設(shè)計56-58
• 4.3 基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD~μ控制算法的 PMSM 伺服控制器仿真58-65
• 4.3.1 空載時轉(zhuǎn)速從零起動到高速仿真結(jié)果分析59-61
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速在低速運行突加負(fù)載擾動仿真結(jié)果分析61-62
• 4.3.3 位置定位后突加負(fù)載擾動仿真結(jié)果分析62-63
• 4.3.4 轉(zhuǎn)子位置跟蹤 4Hz 正弦給定信號仿真結(jié)果分析63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 基于自抗擾和PD μ的 PMSM 伺服控制器在 DSP 中實現(xiàn)66-84
• 5.1 引言66-67
• 5.2 硬件電路設(shè)計67-74
• 5.2.1 CPU 控制單元67-69
• 5.2.2 系統(tǒng)電源電路69-70
• 5.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器信號解析電路70-71
• 5.2.4 三相逆變電路71-72
• 5.2.5 電流檢測及過流保護(hù)電路72-73
• 5.2.6 硬件設(shè)計問題總結(jié)73-74
• 5.3 軟件程序設(shè)計74-77
• 5.3.1 程序所需主要片上外設(shè)及整體設(shè)計框圖74-75
• 5.3.2 程序?qū)崿F(xiàn)流程75-77
• 5.3.3 軟件設(shè)計問題總結(jié)77
• 5.4 實驗結(jié)果77-83
• 5.4.1 高速啟動實驗結(jié)果77-80
• 5.4.2 轉(zhuǎn)子位置跟蹤 2Hz 正弦波給定信號實驗結(jié)果80-82
• 5.4.3 轉(zhuǎn)子位置定位實驗結(jié)果82-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第6章 結(jié)論與展望84-86
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 工作展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 附錄90-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉清;基于自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略的研究及實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2011年

本文編號：822846