永磁同步電機矢量控制算法的設計與實現(xiàn).pdf

1、人類社會進入到電氣化時代以來，電氣設備逐漸應用到人類生產(chǎn)生活的各個方面。電機作為一種動力設備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應用非常廣泛。近幾年來我國的電機市場飛速增長，年銷售額達到了千億級，并以每年20％的速度增長，隨著科技的發(fā)展，對電機精度和效率方面的要求越來越高，因此對電機結構原理和控制方法的改進和研究日益深入。永磁同步電機(Permanent Magnet SynchronousMotor, PMSM)是近些年應用最新技術發(fā)展起來的一種電機，

2、與其它電機相比具有能耗少效率高、結構簡單適于大規(guī)模制造、可靠性好維修方便的特點，由于這些優(yōu)點而被廣泛應用于各個行業(yè)，代表了未來電機的主流發(fā)展方向。
　　本文是基于實驗室承接的項目——設計永磁同步電機伺服系統(tǒng)，根據(jù)在其中所做的一些研究探索以及在應用中個人的一些想法來撰寫。這個項目硬件工作包括對實驗室伺服系統(tǒng)實驗平臺進行建設、各項功能進行完善，伺服系統(tǒng)平臺硬件電路設計制作、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，能夠滿足正常電機速度控制的實驗需要，但是目前實驗平臺相對于市場出售的電機伺服系統(tǒng)產(chǎn)品相比功能還不夠全面，因此需要進行相應的擴展。在擴展系統(tǒng)功能方面主要針對實驗平臺與計算機之間通信功能進行了一些研究工作。目前電機平臺的控制是通過數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)TMS320F2812來實現(xiàn)，但DSP芯片的管腳有限，不利于以后伺服系統(tǒng)功能擴展，計劃使用復雜可編程邏輯器件(Complex Pr

4、ogrammable Logic Device，CPLD)芯片來擴展DSP的管腳，對相應的電路設計和CPLD工作程序的編寫進行了一些研究。
　　由于永磁同步電機是一種具有復雜特性的系統(tǒng)，輸入量之間具有耦合關系，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，所以永磁同步電機是驗證先進控制方法效果的一個理想對象。由于永磁同步電機本身原理和工作環(huán)境的一些特點，本文選取了一些抗擾動能力比較強的方法進行深入的

5、研究。
　　由于永磁同步電機工作原理復雜，在機理模型建立的過程中進行了簡化，這就存在模型無法準確描述實際對象具體工作過程的問題，再加上模型存在強耦合性，對這種存在內(nèi)部擾動變化的系統(tǒng)，利用自抗擾控制技術進行控制有一定的優(yōu)勢。我們基于雙環(huán)矢量控制結構對速度環(huán)設計應用一階自抗擾控制器，通過實驗驗證了效果?？紤]到一階自抗擾控制器不能完全發(fā)揮自抗擾控制技術的優(yōu)點，對雙環(huán)的矢量控制結構進行了改進，為保證模型的精確，對電機進行模型辨識，在辨識得

6、到模型的基礎上設計了二階自抗擾控制器。
　　滑?？刂茻o需控制對象的精確模型，適用于各種具有復雜特性的對象，而且響應速度快，對外部擾動抑制能力也很強，能有效克服永磁同步電機的各種控制難點。然而滑?？刂频淖畲笕秉c是存在抖振，通過仿真實驗結果發(fā)現(xiàn)這一特點對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波動率影響較大，本文針對這一缺點，設計了指數(shù)趨近律的滑?？刂?，為了加快跟蹤速度，采用了擾動補償技術，提高速度的同時加強了抗外擾的能力，在實驗中取得了良好的效果。
　　擾動