交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、高端制造業(yè)具有成長性好、附加值高、關(guān)鍵性強(qiáng)、技術(shù)和知識密集、帶動性大等特點(diǎn)，是國家“十二五規(guī)劃”的六大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。伺服驅(qū)動系統(tǒng)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要驅(qū)動源之一，永磁同步電機(jī)逐步取代步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，成為伺服驅(qū)動的發(fā)展方向。由于永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)易受電機(jī)參數(shù)變化、外部負(fù)載擾動等因素的影響，要獲得高性能、寬調(diào)速范圍永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，必須研究先進(jìn)的控制策略與控制手段，實現(xiàn)系統(tǒng)強(qiáng)抗擾能力和適應(yīng)性。鑒于永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)重要的現(xiàn)實意

2、義和廣泛的應(yīng)用前景，本文對永磁同步電機(jī)伺服控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并完成對伺服控制器的設(shè)計。
　　首先，通過坐標(biāo)變換，建立永磁同步電機(jī)在三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。為滿足伺服控制系統(tǒng)高精度、寬調(diào)速范圍和快速響應(yīng)等性能要求，采用矢量控制算法實現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的解耦控制。通過對矢量控制的四種不同電流控制方法的比較分析，結(jié)合小慣量面裝式永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)和伺服控制系統(tǒng)的控制要求，選定i d0?的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方案。
　　

3、其次，按照自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法，設(shè)計電流環(huán)和速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器，分析電流和速度微分負(fù)反饋抑制動態(tài)響應(yīng)超調(diào)的機(jī)理，通過速度微分負(fù)反饋實現(xiàn)速度環(huán)的全狀態(tài)反饋控制。針對單自由度控制器無法同時兼顧跟蹤性和抗擾性的問題，研究二自由度控制算法對速度環(huán)進(jìn)行改善，設(shè)計簡化的濾波型二自由度速度控制器，提高了轉(zhuǎn)速控制的跟蹤性能和抗擾性能。
　　再次，為提高位置環(huán)控制性能，采用位置復(fù)合前饋控制對位置環(huán)比例控制器進(jìn)行改進(jìn)，消除反饋控制產(chǎn)生的滯后

4、誤差，實現(xiàn)位置快速跟蹤和準(zhǔn)確定位。針對位置環(huán)控制性能易受轉(zhuǎn)動慣量變化的影響，通過朗道算法實現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)辨識，設(shè)計位置環(huán)自適應(yīng)控制器，仿真結(jié)果表明位置環(huán)具備良好的抗參數(shù)攝動能力。
　　最后，研究適于工程實踐的永磁同步電機(jī)參數(shù)測量方法，為控制器設(shè)計打下基礎(chǔ)。搭建以高性能32位MCU TC1166為核心處理芯片的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)硬件平臺，設(shè)計數(shù)字控制器，實現(xiàn)高性能控制算法。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)位置的快速準(zhǔn)確定位和速度的無超調(diào)