交流永磁同步電機高剛性控制方法研究.pdf

1、由于具有結構簡單、控制性能優(yōu)異的優(yōu)點，永磁同步電機近年來得到廣泛應用。本文針對永磁同步電機伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應性能問題，以加快響應速度，增強轉速環(huán)的抗擾動能力為目標，進行永磁同步電機高剛性控制方法研究。
　　首先，由于永磁同步電機伺服系統(tǒng)的性能和調節(jié)器參數(shù)相關，設計合理的控制參數(shù)是實現(xiàn)高剛性控制的重要條件。通過分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學模型，介紹了時域和頻域性能指標的確定原則；同時，考慮到伺服系統(tǒng)轉動慣量對轉速響應速度的影響，文中研究了兩

2、種轉動慣量的離線辨識方法，以較為準確地獲取轉動慣量參數(shù)?；谏鲜龇治?，推導出了PI參數(shù)的整定公式。
　　其次，為了減小負載轉矩擾動對于轉速輸出的影響，增強系統(tǒng)剛性，對負載轉矩擾動下的伺服系統(tǒng)轉速擾動模型進行了分析。根據(jù)擾動模型的頻域特性和轉速 PI調節(jié)器參數(shù)之間的關系，提出了轉速變增益PI控制策略以實現(xiàn)對擾動的抑制。此外，根據(jù)Kalman濾波算法設計了負載轉矩觀測器，負載轉矩觀測結果作為前饋補償部分可用于提升伺服系統(tǒng)的抗擾動能力。

3、考慮到工程應用，討論了參數(shù)誤差對于控制效果的影響，并對負載轉矩觀測的實時性進行了簡要分析。
　　最后，借助 FPGA硬件實現(xiàn)了負載轉矩觀測器，確保了負載轉矩擾動觀測的實時性，其他改進控制算法則主要由ARM微處理器實現(xiàn)。通過優(yōu)化永磁同步電機伺服系統(tǒng)電流環(huán)和轉速環(huán)的PI調節(jié)器參數(shù)，電流、轉速響應速度得到了提高。采用基于負載轉矩觀測的變增益PI控制策略能夠減小轉速波動、縮短調節(jié)時間。仿真和物理實驗結果證明了上述控制方法在工程應用中的可行