永磁同步電機(jī)的信號與能量協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor，PMSM)，因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠度高和維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在伺服系統(tǒng)中成為使用最多的電機(jī)之一。本文基于信號與能量變換觀點(diǎn)，系統(tǒng)地建立PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制原理。文中將PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)為是信號與能量變換裝置，通過向系統(tǒng)輸入信號和能量來改變控制系統(tǒng)的狀態(tài)，并給出了PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號控制器、能量控制器以及協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計(jì)過程與設(shè)計(jì)方法。
　

2、　第一，首先介紹了本課題的研究目的和意義。然后，介紹了PMSM速度伺服系統(tǒng)以及基于信號與能量協(xié)調(diào)控制方法的國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)。
　　第二，初步研究了 PMSM速度的滑模與端口受控哈密頓(port-controlled Hamiltonian, PCH)協(xié)調(diào)控制。分別求取滑?？刂破骱蚉CH控制器，采用協(xié)調(diào)控制策略將兩種方法聯(lián)系起來，仿真結(jié)果表明，采用該方案后，系統(tǒng)跟蹤信號的快速性良好，同時(shí)也具有較好的穩(wěn)態(tài)性能，初步證實(shí)了協(xié)調(diào)控制策略的可

3、行性。
　　第三，主要研究了PMSM速度的反步法與最大輸出功率協(xié)調(diào)控制。為提高PMSM速度控制系統(tǒng)的性能，利用反步法解決系統(tǒng)的快速響應(yīng)問題，應(yīng)用最大輸出功率原理使電機(jī)輸出最大功率，采用指數(shù)函數(shù)作為協(xié)調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制策略，從而適應(yīng)PMSM的負(fù)載擾動(dòng)。仿真結(jié)果表明，此方案有效地結(jié)合了反步法和最大輸出功率原理的端口受控哈密頓協(xié)調(diào)控制的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)良，能夠在負(fù)載擾動(dòng)時(shí)使誤差快速趨于零且輸出功率最大。
　　第

4、四，主要探究了考慮損耗的PMSM速度系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。采用考慮損耗的PMSM數(shù)學(xué)模型分析設(shè)計(jì)反步法控制器和PCH控制器，采用協(xié)調(diào)控制策略改善各個(gè)控制方法在不同時(shí)間段的作用力度。結(jié)果表明，系統(tǒng)響應(yīng)快速且損耗最小。
　　綜上，為改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)定性能，降低系統(tǒng)的損耗，本文采取基于信號與能量協(xié)調(diào)控制的方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器和協(xié)調(diào)控制策略實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的速度控制。信號控制器實(shí)現(xiàn)PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度信號快速跟蹤控制，使系統(tǒng)具有快速動(dòng)態(tài)性能。能量控