永磁同步電機伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩補償及參數(shù)辨識研究.pdf

1、永磁同步電機伺服系統(tǒng)在高性能場合應(yīng)用越來越廣泛,人們對伺服系統(tǒng)的控制性能提出了越來越高的要求。隨著電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、新材料技術(shù)以及電機制造技術(shù)的發(fā)展,永磁同步電機伺服系統(tǒng)的研究和應(yīng)用取得了巨大的發(fā)展。為了進(jìn)一步提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度、抗干擾性和魯棒性,需要對系統(tǒng)控制算法進(jìn)行優(yōu)化。永磁同步電機伺服系統(tǒng)的控制性能不僅受到電機參數(shù)的準(zhǔn)確性影響,還受到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化等因素影響。為了使伺服系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性,需要對電機機械參數(shù)進(jìn)行辨

2、識,對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行前饋補償。
　　 本文首先研究了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)。分別在三相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,分析了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型,介紹了位置、速度、電流三閉環(huán)矢量控制系統(tǒng),闡述了空間矢量調(diào)制算法的原理,介紹了空間電壓矢量的扇區(qū)劃分、電壓矢量作用時間,以及開關(guān)管切換時間等問題。為實驗研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　 其次,介紹了擾動負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測和前饋補償。電機施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩后,電機的轉(zhuǎn)矩不僅包含

3、負(fù)載轉(zhuǎn)矩,還包含由于機械參數(shù)不準(zhǔn)確引入的擾動轉(zhuǎn)矩,二者合并為擾動負(fù)載轉(zhuǎn)矩。擾動負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個非電物理量,難以直接測量。運用狀態(tài)觀測器方法,可以較好的觀測到擾動負(fù)載轉(zhuǎn)矩。將觀測結(jié)果前饋到轉(zhuǎn)矩電流中,作為補償項,可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能。
　　 再次,分析了基于MIT自適應(yīng)法則的轉(zhuǎn)動慣量辨識和粘滯摩擦系數(shù)辨識。在影響伺服系統(tǒng)控制性能的因素中,轉(zhuǎn)動慣量是一個重要的因素。本文詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)動慣量的辨識方法,在假設(shè)電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩短時間內(nèi)恒定不變

4、的條件下,運用自適應(yīng)法則在線辨識轉(zhuǎn)動慣量。同時,加速度作為轉(zhuǎn)動慣量和粘滯摩擦系數(shù)辨識的標(biāo)志條件,需要對加速度進(jìn)行濾波,本文介紹了一階低通濾波器的設(shè)計方法。
　　 最后,本文進(jìn)行了仿真和實驗來驗證所提出的方法的正確性和有效性。應(yīng)用Matlab的SimPowerSystems仿真工具,搭建了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng),并且搭建了算法仿真模塊。仿真結(jié)果顯示,應(yīng)用該方法可以準(zhǔn)確辨識電機機械參數(shù)、觀測擾動負(fù)載轉(zhuǎn)矩.系統(tǒng)經(jīng)轉(zhuǎn)