永磁同步電機(jī)矢量控制算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、人類社會(huì)進(jìn)入到電氣化時(shí)代以來，電氣設(shè)備逐漸應(yīng)用到人類生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。電機(jī)作為一種動(dòng)力設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。近幾年來我國的電機(jī)市場(chǎng)飛速增長(zhǎng)，年銷售額達(dá)到了千億級(jí)，并以每年20％的速度增長(zhǎng)，隨著科技的發(fā)展，對(duì)電機(jī)精度和效率方面的要求越來越高，因此對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理和控制方法的改進(jìn)和研究日益深入。永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet SynchronousMotor, PMSM)是近些年應(yīng)用最新技術(shù)發(fā)展起來的一種電機(jī)，

2、與其它電機(jī)相比具有能耗少效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適于大規(guī)模制造、可靠性好維修方便的特點(diǎn)，由于這些優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，代表了未來電機(jī)的主流發(fā)展方向。
　　本文是基于實(shí)驗(yàn)室承接的項(xiàng)目——設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，根據(jù)在其中所做的一些研究探索以及在應(yīng)用中個(gè)人的一些想法來撰寫。這個(gè)項(xiàng)目硬件工作包括對(duì)實(shí)驗(yàn)室伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)、各項(xiàng)功能進(jìn)行完善，伺服系統(tǒng)平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì)制作、電源芯片的調(diào)研選擇購買已經(jīng)于前期完成，并且已完成系統(tǒng)的搭建和連

3、接工作，能夠滿足正常電機(jī)速度控制的實(shí)驗(yàn)需要，但是目前實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)于市場(chǎng)出售的電機(jī)伺服系統(tǒng)產(chǎn)品相比功能還不夠全面，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展。在擴(kuò)展系統(tǒng)功能方面主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)之間通信功能進(jìn)行了一些研究工作。目前電機(jī)平臺(tái)的控制是通過數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)TMS320F2812來實(shí)現(xiàn)，但DSP芯片的管腳有限，不利于以后伺服系統(tǒng)功能擴(kuò)展，計(jì)劃使用復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Pr

4、ogrammable Logic Device，CPLD)芯片來擴(kuò)展DSP的管腳，對(duì)相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)和CPLD工作程序的編寫進(jìn)行了一些研究。
　　由于永磁同步電機(jī)是一種具有復(fù)雜特性的系統(tǒng)，輸入量之間具有耦合關(guān)系，而且系統(tǒng)參數(shù)容易受到工作條件變化的影響而變化，要想取得良好的控制效果較為困難，所以永磁同步電機(jī)是驗(yàn)證先進(jìn)控制方法效果的一個(gè)理想對(duì)象。由于永磁同步電機(jī)本身原理和工作環(huán)境的一些特點(diǎn)，本文選取了一些抗擾動(dòng)能力比較強(qiáng)的方法進(jìn)行深入的

5、研究。
　　由于永磁同步電機(jī)工作原理復(fù)雜，在機(jī)理模型建立的過程中進(jìn)行了簡(jiǎn)化，這就存在模型無法準(zhǔn)確描述實(shí)際對(duì)象具體工作過程的問題，再加上模型存在強(qiáng)耦合性，對(duì)這種存在內(nèi)部擾動(dòng)變化的系統(tǒng)，利用自抗擾控制技術(shù)進(jìn)行控制有一定的優(yōu)勢(shì)。我們基于雙環(huán)矢量控制結(jié)構(gòu)對(duì)速度環(huán)設(shè)計(jì)應(yīng)用一階自抗擾控制器，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了效果。考慮到一階自抗擾控制器不能完全發(fā)揮自抗擾控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)雙環(huán)的矢量控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，為保證模型的精確，對(duì)電機(jī)進(jìn)行模型辨識(shí)，在辨識(shí)得

6、到模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了二階自抗擾控制器。
　　滑?？刂茻o需控制對(duì)象的精確模型，適用于各種具有復(fù)雜特性的對(duì)象，而且響應(yīng)速度快，對(duì)外部擾動(dòng)抑制能力也很強(qiáng)，能有效克服永磁同步電機(jī)的各種控制難點(diǎn)。然而滑?？刂频淖畲笕秉c(diǎn)是存在抖振，通過仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波動(dòng)率影響較大，本文針對(duì)這一缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了指數(shù)趨近律的滑?？刂?，為了加快跟蹤速度，采用了擾動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，提高速度的同時(shí)加強(qiáng)了抗外擾的能力，在實(shí)驗(yàn)中取得了良好的效果。
　　擾動(dòng)