交流伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制及速度環(huán)優(yōu)化研究.pdf

1、在三相交流永磁同步電機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的眾多非線性因素會(huì)使電機(jī)正弦波電流出現(xiàn)畸變，引起使電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)脈動(dòng)，降低了伺服系統(tǒng)的性能。同時(shí)，僅采用常規(guī)PID控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制并不能使伺服系統(tǒng)的速度環(huán)需要具備優(yōu)越的動(dòng)、靜態(tài)性能，限制了伺服系統(tǒng)的適用范圍。因此，研究伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制方法，改進(jìn)系統(tǒng)速度環(huán)的控制策略，對(duì)提升伺服系統(tǒng)的性能有著重要意義。
　　在永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和矢量控制原理的基礎(chǔ)上，對(duì)三閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)的總體

2、框架和各控制環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行理論設(shè)計(jì)和仿真研究。并以此為基礎(chǔ)，從硬件和軟件兩方面對(duì)交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)測(cè)速算法和三區(qū)域SVPWM算法進(jìn)行了分析研究。然后，研制出一套小功率的全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器，并結(jié)合200W的永磁同步電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的編碼器輸出脈沖波形、相電流波形均符合預(yù)期。
　　針對(duì)逆變器中的死區(qū)時(shí)間、管壓降和電機(jī)本體設(shè)計(jì)不理想等非線性因素導(dǎo)致電機(jī)相電流中含有大量諧波，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問(wèn)題，提出了一種基于多同步旋

3、轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的永磁同步電機(jī)諧波電流檢測(cè)和抑制策略。仿真結(jié)果表明，通過(guò)在多同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下抑制相電流中幅值較大的5、7、11、13次諧波，能夠顯著改善相電流波形的正弦度，有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　引入二自由度控制，為速度環(huán)設(shè)計(jì)了一種二自由度P-PI速度調(diào)節(jié)器，并采用遺傳算法，以系統(tǒng)ITAE指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)電機(jī)的狀態(tài)方程，設(shè)計(jì)了一種狀態(tài)觀測(cè)器用于對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測(cè)，并根據(jù)觀測(cè)值對(duì)速度調(diào)節(jié)器的輸出進(jìn)行前饋補(bǔ)償