外骨骼關(guān)節(jié)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制研究.pdf

1、外骨骼機(jī)器人是一種給人穿戴的供給額外力量的機(jī)械，由于其廣泛的前景，已經(jīng)成為近十年來(lái)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置是外骨骼運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，驅(qū)動(dòng)裝置的選擇與控制，對(duì)整個(gè)外骨骼能否順利完成指令有著非常重要的作用。永磁同步電機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Motor，簡(jiǎn)稱PMSM）作為一種高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在諸多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。作為一種高動(dòng)態(tài)性能的電機(jī)控制方法，直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torqu

2、e Control，簡(jiǎn)稱DTC）近些年來(lái)不斷得到關(guān)注和研究。但是，使用傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制，性能依然有限，難以滿足日新月異的高要求，智能控制的出現(xiàn)給電機(jī)控制帶來(lái)新的契機(jī)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴概述了外骨骼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及永磁同步電機(jī)控制方法研究現(xiàn)狀，分析了外骨骼控制系統(tǒng)和電機(jī)控制模塊的結(jié)構(gòu)，然后在ADAMS環(huán)境下對(duì)步行工況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，并據(jù)此提出了對(duì)電機(jī)控制模塊的要求。分析了不同種類電機(jī)的特點(diǎn)，選擇了方波驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，也即無(wú)刷

3、直流電機(jī)（Brushless Direct Current Motor，簡(jiǎn)稱BLDCM），完成了電機(jī)參數(shù)計(jì)算和選型。介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和常用坐標(biāo)系以及坐標(biāo)變換理論，并在此基礎(chǔ)上建立了BLDCM在各坐標(biāo)系下的模型。最后分析了方波驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的控制方法，闡明了直接轉(zhuǎn)矩控制能滿足隨動(dòng)性控制，更適合外骨骼機(jī)器人電機(jī)控制要求。⑵分析并比較了方波驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)DTC和無(wú)磁鏈觀測(cè)DTC的特點(diǎn)，在分析了零矢量的作用機(jī)理后，在轉(zhuǎn)矩環(huán)引入零