本文關(guān)鍵詞： 永磁同步電機(jī) 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù) 三閉環(huán)矢量控制 微分負(fù)反饋控制 前饋控制　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：為實(shí)現(xiàn)機(jī)械相控陣列天線的波束掃描,需要通過機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線單元達(dá)到預(yù)定的輻射相位,使用電機(jī)等驅(qū)動(dòng)設(shè)備與天線單元相連,通過轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)天線單元的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)輻射單元輻射相位的控制。電機(jī)伺服控制系統(tǒng)是機(jī)械相控陣列天線的重要組成部分,它的性能直接影響天線單元的移相速度和定位精度,進(jìn)而影響機(jī)械相控陣列天線的性能。交流永磁同步電機(jī)具有功率密度高、效率高、體積小、慣性低、響應(yīng)快等特點(diǎn),它能夠滿足天線單元相位控制的響應(yīng)速度快、定位精度高等要求,因此可以采用交流永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)天線單元轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輻射相位的控制。為滿足某機(jī)械相控陣列天線的需求,本文對(duì)交流永磁同步電機(jī)的伺服控制算法進(jìn)行研究。由于交流永磁同步電機(jī)是強(qiáng)耦合、時(shí)變的非線性系統(tǒng),本文引入矢量控制方法實(shí)現(xiàn)交流永磁同步電機(jī)的解耦控制,構(gòu)建了永磁同步電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)快速精確的相位控制,優(yōu)化了傳統(tǒng)三閉環(huán)PID控制算法來提高控制系統(tǒng)的控制性能。為實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的快速、精確伺服控制,對(duì)永磁同步電機(jī)的控制原理進(jìn)行了研究和探討。首先,論述了永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景;然后,深入分析了永磁同步電機(jī)的矢量控制原理和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù),并確定了Id=0的電流控制策略;之后,在理論上設(shè)計(jì)了永磁同步電機(jī)的位置伺服控制算法,在三閉環(huán)PID控制算法的基礎(chǔ)上,引用微分負(fù)反饋控制和前饋控制來優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制性能。為了驗(yàn)證理論分析的有效性,基于Matlab/Simulink平臺(tái)搭建了位置伺服控制系統(tǒng),并仿真分析了傳統(tǒng)三閉環(huán)控制算法與引入微分負(fù)反饋與前饋優(yōu)化控制算法的位置伺服控制性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了同時(shí)引入前饋和微分負(fù)反饋優(yōu)化的控制算法具有更好的跟蹤性能,在輕載條件下位置超調(diào)更小。本論文以TMS320F2812 DSP為控制核心芯片,在CCS開發(fā)平臺(tái)上完成了永磁同步電機(jī)位置伺服控制算法的軟件設(shè)計(jì),搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過對(duì)電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速和位置等實(shí)驗(yàn)曲線的觀測(cè)分析,比較了傳統(tǒng)三閉環(huán)控制算法與引用微分負(fù)反饋的控制算法的位置伺服控制性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了微分負(fù)反饋優(yōu)化控制算法的優(yōu)勢(shì)。
[Abstract]:In order to realize the beam scanning of the mechanical phased array array antenna, it is necessary to reach the predetermined radiation phase through the mechanical rotation antenna unit, and connect the antenna unit with the driving equipment such as the motor, and realize the rotation of the antenna unit through the rotating motor. The motor servo control system is an important part of the mechanical phased array antenna. Its performance directly affects the phase shifting speed and positioning accuracy of the antenna unit. The AC permanent magnet synchronous motor has the characteristics of high power density, high efficiency, small volume, low inertia, fast response and so on. The positioning accuracy is high, so it is possible to use AC permanent magnet synchronous motor (PMSM) to drive the antenna unit rotation to realize the radiation phase control, in order to meet the requirements of a mechanical phased array antenna, The servo control algorithm of AC permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied in this paper. Because AC PMSM is a nonlinear system with strong coupling and time-varying, the vector control method is introduced to realize the decoupling control of PMSM. The position servo control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is constructed. In order to realize fast and accurate phase control, the traditional three-loop PID control algorithm is optimized to improve the control performance of PMSM. The control principle of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied and discussed. Firstly, the research status and development prospect of PMSM servo control system are discussed. The principle of vector control and space vector pulse width modulation (SVPWM) technology of permanent magnet synchronous motor (PMSM) are deeply analyzed, and the current control strategy of PMSM is determined. Then, the position servo control algorithm of PMSM is designed theoretically. Based on the three-loop PID control algorithm, differential negative feedback control and feedforward control are used to optimize the control performance of the control system. In order to verify the effectiveness of the theoretical analysis, a position servo control system based on the Matlab/Simulink platform is built. The position servo control performance of the traditional three-loop control algorithm and the position servo control algorithm with differential negative feedback and feedforward optimization is simulated and analyzed. The simulation results show that the control algorithm with feedforward and differential negative feedback optimization has a good performance. Better tracking performance, In this paper, TMS320F2812 DSP is used as the control core chip, and the software design of the PMSM position servo control algorithm is completed on the CCS development platform. Based on the observation and analysis of the experimental curves such as rotational speed and position, the position servo control performance of the traditional three-loop control algorithm and the differential negative feedback control algorithm is compared. The experimental results verify the advantages of the differential negative feedback optimal control algorithm.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1504681