交流永磁同步電機(jī)高剛性控制方法研究.pdf

1、由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電機(jī)近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能問(wèn)題，以加快響應(yīng)速度，增強(qiáng)轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾動(dòng)能力為目標(biāo)，進(jìn)行永磁同步電機(jī)高剛性控制方法研究。
　　首先，由于永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的性能和調(diào)節(jié)器參數(shù)相關(guān)，設(shè)計(jì)合理的控制參數(shù)是實(shí)現(xiàn)高剛性控制的重要條件。通過(guò)分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，介紹了時(shí)域和頻域性能指標(biāo)的確定原則；同時(shí)，考慮到伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度的影響，文中研究了兩

2、種轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的離線辨識(shí)方法，以較為準(zhǔn)確地獲取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)。基于上述分析，推導(dǎo)出了PI參數(shù)的整定公式。
　　其次，為了減小負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)對(duì)于轉(zhuǎn)速輸出的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)剛性，對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)下的伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速擾動(dòng)模型進(jìn)行了分析。根據(jù)擾動(dòng)模型的頻域特性和轉(zhuǎn)速 PI調(diào)節(jié)器參數(shù)之間的關(guān)系，提出了轉(zhuǎn)速變?cè)鲆鍼I控制策略以實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的抑制。此外，根據(jù)Kalman濾波算法設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)結(jié)果作為前饋補(bǔ)償部分可用于提升伺服系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力。

3、考慮到工程應(yīng)用，討論了參數(shù)誤差對(duì)于控制效果的影響，并對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)的實(shí)時(shí)性進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。
　　最后，借助 FPGA硬件實(shí)現(xiàn)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，確保了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)觀測(cè)的實(shí)時(shí)性，其他改進(jìn)控制算法則主要由ARM微處理器實(shí)現(xiàn)。通過(guò)優(yōu)化永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，電流、轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度得到了提高。采用基于負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)的變?cè)鲆鍼I控制策略能夠減小轉(zhuǎn)速波動(dòng)、縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。仿真和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了上述控制方法在工程應(yīng)用中的可行