本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機智能控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 永磁同步電機 矢量控制 自抗擾控制 預(yù)測控制 算法優(yōu)化

【摘要】：在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,伺服控制系統(tǒng)占有重要地位,電機的選用在整套系統(tǒng)中屬于是重中之重。近些年由于電機制造的工藝水平和精度不斷的提高,控制理論、材料、電力電子、計算機以及微電子等一系列技術(shù)的發(fā)展進步,使得永磁同步電機在工業(yè)電機伺服系統(tǒng)中的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。為了達到高性能、高精度的控制效果滿足工業(yè)伺服系統(tǒng)的控制要求,很有必要針對永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究設(shè)計。本文以永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)為研究對象,建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型。分析了矢量控制的基本原理和方法,使用該方法對永磁同步電機伺服系統(tǒng)進行控制。設(shè)計了以DSP芯片TMS320F2812為核心的硬件控制系統(tǒng),以及相應(yīng)的外圍電路,驅(qū)動電路和輔助電路等模塊。最后,根據(jù)控制方法和硬件電路結(jié)構(gòu),設(shè)計硬件程序流程并利用模塊化方式編寫了程序。本文設(shè)計了三種控制算法對永磁同步電機進行控制:(1)自抗擾控制,根據(jù)永磁同步電機的特性及數(shù)學(xué)模型特點確定了所選用自抗擾控制器的階數(shù),同時為了讓自抗擾控制算法可以更好應(yīng)用在硬件平臺上,將原非線性系統(tǒng)進行線性離散化處理。通過與PI控制結(jié)合使用分別對電機的速度環(huán)和電流環(huán)進行控制,實現(xiàn)永磁同步電機的平穩(wěn)調(diào)速和快速響應(yīng)。(2)基于Laguerre模型的預(yù)測函數(shù)控制,根據(jù)控制芯片的特性改進了預(yù)測函數(shù)控制算法,將位置式控制量改為了增量式,形成了增量型自適應(yīng)預(yù)測控制。針對實驗系統(tǒng)硬件特性進行了的簡化與優(yōu)化,實現(xiàn)永磁同步電機的高性能控制。(3)基于Kautz模型的模型預(yù)測控制,該模型預(yù)測算法在控制結(jié)構(gòu)上與預(yù)測函數(shù)控制算法基本相同,只是對系統(tǒng)控制量處理方式上不同,基于Kautz模型的算法模型可以更好的逼近系統(tǒng)。作者同樣是將該算法控制方式由位置式改為了增量式,對系統(tǒng)輸出量進行優(yōu)化后實現(xiàn)對永磁同步電機的精確控制。最后,將優(yōu)化后的三種算法分別應(yīng)用于永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件平臺,進行了多次實驗,實驗結(jié)果證明本文設(shè)計的三種算法均能達到預(yù)期目標(biāo)。實現(xiàn)了對永磁同步電機的快速穩(wěn)定控制,提高了系統(tǒng)的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機 矢量控制 自抗擾控制 預(yù)測控制 算法優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 選題的背景及意義9-10
• 1.2 電機控制系統(tǒng)的選擇10-12
• 1.2.1 永磁同步電機控制技術(shù)10-11
• 1.2.2 電壓逆變器PWM控制技術(shù)11-12
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與安排12-13
• 第二章 永磁同步電機的模型與控制策略13-22
• 2.1 永磁同步電機的分類及數(shù)學(xué)模型13-15
• 2.1.1 永磁同步電機的分類及物理模型13-14
• 2.1.2 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的PMSM動態(tài)數(shù)學(xué)模型14-15
• 2.2 PMSM的矢量控制原理15-16
• 2.3 SVPWM逆變器控制方式16-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 PMSM控制驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)22-38
• 3.1 驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計22-34
• 3.1.1 控制芯片22-23
• 3.1.2 PWM處理電路設(shè)計23-26
• 3.1.3 驅(qū)動電路設(shè)計26-28
• 3.1.4 A/D信號采集調(diào)理電路28-30
• 3.1.5 PMSM位置速度檢測處理電路30-31
• 3.1.6 報警保護電路31-33
• 3.1.7 顯示調(diào)速電路設(shè)計33-34
• 3.2 系統(tǒng)程序設(shè)計34-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 自抗擾控制器在PMSM控制中的數(shù)字化應(yīng)用38-47
• 4.1 自抗擾控制器原理38-40
• 4.1.1 跟蹤微分器39-40
• 4.1.2 擴張狀態(tài)觀測器40
• 4.1.3 非線性狀態(tài)誤差反饋控制律40
• 4.2 ADRC的數(shù)字化實現(xiàn)40-43
• 4.2.1 ADRC的線性化40-42
• 4.2.2 ADRC的離散化應(yīng)用42-43
• 4.3 ADRC的參數(shù)整定方法43-44
• 4.4 ADRC的實驗研究44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第五章 預(yù)測控制算法在PMSM電流控制中的應(yīng)用47-66
• 5.1 基于Laguerre模型的永磁同步電機電流預(yù)測函數(shù)控制47-57
• 5.1.1 Laguerre函數(shù)系統(tǒng)模型47-49
• 5.1.2 基于Laguerre模型的預(yù)測函數(shù)控制49-52
• 5.1.3 基于預(yù)測函數(shù)控制的算法優(yōu)化52-55
• 5.1.4 基于Laguerre模型的預(yù)測函數(shù)控制算法應(yīng)用實驗55-56
• 5.1.5 實驗結(jié)果分析56-57
• 5.2 基于Kautz模型的永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)電流預(yù)測控制57-64
• 5.2.1 Kautz函數(shù)模型57-58
• 5.2.2 基于Kautz模型的模型預(yù)測控制58-61
• 5.2.3 基于數(shù)字控制器的算法優(yōu)化61-62
• 5.2.4 基于Kautz模型的預(yù)測控制算法應(yīng)用實驗62-63
• 5.2.5 實驗結(jié)果分析63-64
• 5.3 預(yù)測控制算法的對比選用64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

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