無刷直流伺服電機辨識和轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和永磁材料性能的不斷提高，無刷直流電機伺服系統(tǒng)在高性能運動控制領(lǐng)域越來越受到重視。無刷直流電機具有控制簡單、輸出扭矩大、動態(tài)性能好、安全可靠等突出優(yōu)點，但是其固有的轉(zhuǎn)矩脈動問題影響了其位置控制精度，對于轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究，可以改善無刷直流伺服的穩(wěn)態(tài)性能。現(xiàn)有伺服驅(qū)動器的通用性有限，往往一臺電機只能搭配一種型號驅(qū)動器，因此對電機參數(shù)的辨識具有現(xiàn)實意義。
　　基于上述兩個問題的研究，設(shè)計無刷直流伺

2、服電機相序檢測和參數(shù)自適應(yīng)辨識方法，設(shè)計了換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制的控制算法。最后利用現(xiàn)有實驗平臺進行了實驗測試。本課題主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)研究無刷直流伺服電機參數(shù)辨識方法。首先設(shè)計電機相序檢測的方法，利用反電動勢與HALL信號的關(guān)系，提出基于線間反電動勢測量相序的方法，實驗結(jié)果表明測試方法簡單有效；其次設(shè)計參數(shù)辨識的方法，提出將模型參考自適應(yīng)方法應(yīng)用于無刷直流電機參數(shù)辨識中，介紹了模型參考自適應(yīng)的原理，構(gòu)建無刷直流伺服電機自適

3、應(yīng)模型，推導(dǎo)自適應(yīng)率，設(shè)計仿真模型，仿真結(jié)果表明，在電阻已知的情況下，辨識出的電感和反電動勢常數(shù)準(zhǔn)確度很高，方法有效。
　　(2)研究換相轉(zhuǎn)矩脈動的抑制方法。首先介紹了120°運行方式下，PWM調(diào)制方式，通過公式推導(dǎo)量化不同調(diào)制方式下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，仿真結(jié)果表明四種調(diào)制方式中，PWM-ON調(diào)制方式產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動最小。其次分析了換相轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因，進而根據(jù)轉(zhuǎn)矩脈動的特性提出一種抑制轉(zhuǎn)矩脈動的方法。該方法利用電流預(yù)測控制策略，在換

4、相時刻對3相電流進行補償調(diào)節(jié)，仿真結(jié)果表明基于電流預(yù)測算法的轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果優(yōu)于僅采用PWM-ON調(diào)制方式的控制策略。
　　(3)設(shè)計無刷直流伺服控制器的軟件。首先介紹了控制器的主要硬件電路，包括電源電路、功率電路和功率驅(qū)動電路；最后設(shè)計軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動抑制和電機穩(wěn)定運行，主要包括系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)初始化、中斷子程序、AD采樣、控制時序程序、電流預(yù)測算法程序、電流PI調(diào)節(jié)程序等。
　　(4)搭建伺服系統(tǒng)實驗平臺。利用現(xiàn)有硬件平臺