基于卡爾曼濾波器的交流伺服系統(tǒng)低速控制研究.pdf

1、高性能的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)在工廠自動(dòng)化、數(shù)控加工以及機(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,國內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入的研究和開發(fā).該文以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心、以IPM作為功率元件開發(fā)了一套永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)裝置,并進(jìn)行了試驗(yàn)調(diào)試,同時(shí)在提高伺服系統(tǒng)的低速性能方面進(jìn)行了理論和仿真研究.該文首先在分析永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,闡述了永磁同步電機(jī)矢量控制基本原理;對正弦波調(diào)制技術(shù)(SPWM)和空間矢量調(diào)制技術(shù)(SVPWM)兩種脈寬調(diào)

2、制策略進(jìn)行了詳細(xì)的分析和對比研究,給出了基于DSP的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法.然后介紹了所設(shè)計(jì)的伺服驅(qū)動(dòng)器的硬件框架,重點(diǎn)介紹了DSP最小系統(tǒng)、電流檢測電路、位置檢測電路和以IPM為核心的主電路;進(jìn)一步介紹了控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),給出了詳細(xì)的軟件流程圖;針對系統(tǒng)電流環(huán)響應(yīng)性能和速度響應(yīng)性能作了大量的實(shí)驗(yàn)研究,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出,高速時(shí)系統(tǒng)速度具有很好的響應(yīng)性能,低速時(shí)速度響應(yīng)性能較差,表現(xiàn)為速度有較大的脈動(dòng).伺服系統(tǒng)控制精度很大程度上依賴于系統(tǒng)的低速性

3、能,提高伺服系統(tǒng)低速時(shí)的動(dòng)靜態(tài)性能對整個(gè)伺服系統(tǒng)具有重大的意義.基于此,該文把擴(kuò)展的卡爾曼濾波(EKF)技術(shù)應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)的低速控制,完成系統(tǒng)初始磁極位置角的辨識(shí)以及低速下電機(jī)轉(zhuǎn)速的估計(jì),在高速時(shí),仍采用光電編碼器獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速.該文在Matlab環(huán)境下對帶有EKF的交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明,采用EKF技術(shù)進(jìn)行低速的輔助檢測可以提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和位置的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)性能,特別是低速時(shí)具有較好的轉(zhuǎn)角跟蹤性能和轉(zhuǎn)速跟蹤性能,基于以上策略,