永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、永磁無刷電機(jī)既有永磁同步電動機(jī)體積小、損耗低、效率高的特性，又具有造價低、驅(qū)控方便、運行可靠的自身優(yōu)勢，因此越來越廣泛地被應(yīng)用于伺服控制、航空器材、工業(yè)設(shè)備和汽車等行業(yè)。但是，目前多數(shù)永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)存在著諸如控制策略陳舊、轉(zhuǎn)矩脈動大、無位置傳感器控制可靠性低等一系列問題，限制了其在高性能場合的應(yīng)用和推廣。因此，針對這些問題進(jìn)行改善和優(yōu)化一直是控制領(lǐng)域的研究熱點，研制開發(fā)具備良好伺服特性的永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)，具有長遠(yuǎn)的實踐及理論價

2、值。本文就永磁無刷電機(jī)的構(gòu)造與運行原理、轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)、智能控制等方面進(jìn)行深入研究，并完成了無刷電機(jī)驅(qū)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。
　　針對永磁無刷電機(jī)時變性強(qiáng)、非線性度高的特點，對永磁無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、組成特點和工作原理進(jìn)行探索、建立其數(shù)學(xué)模型，分析無刷電機(jī)的驅(qū)動電路、控制策略及調(diào)速方式，完成了永磁無刷電機(jī)理論層面的研究。
　　針對無刷電機(jī)運轉(zhuǎn)時存在的轉(zhuǎn)矩脈動特別是換相轉(zhuǎn)矩脈動問題，首先對比分析5種不同PWM控制模式對無刷電機(jī)

3、換相轉(zhuǎn)矩脈動的影響，定量比較得出PWM_ON方式的優(yōu)越性；接下來深入分析無刷電機(jī)換相期間的線圈電流波動和換相轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生過程，揭示出換相轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的本質(zhì)原因；在此基礎(chǔ)上提出一種減少換相轉(zhuǎn)矩脈動的“12步換相”控制策略，并和傳統(tǒng)“6步換相”策略進(jìn)行對比仿真。實驗證明，該方法可以有效降低換相轉(zhuǎn)矩脈動，增強(qiáng)電機(jī)運行平滑性。
　　針對永磁無刷電機(jī)的伺服控制性能問題，研究PID控制的工作原理，對傳統(tǒng)PID控制器在無刷電機(jī)控制上所顯示的不

4、足進(jìn)行分析和歸納；提出一種基于PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的智能控制策略，介紹了神經(jīng)元PID的特點和優(yōu)勢，并對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了算法設(shè)計和實現(xiàn)；在永磁無刷電機(jī)閉環(huán)控制設(shè)計時運用神經(jīng)元PID控制器，利用神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)功能，可以對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實時訓(xùn)練和修改；分別對基于傳統(tǒng)PID和神經(jīng)元PID控制器完成的無刷電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。測試證明神經(jīng)元PID控制器可以提高無刷電機(jī)的響應(yīng)速度和工作特性。
　　相關(guān)理論分析和算法設(shè)計完成之后，對永磁無刷電機(jī)控制系