永磁交流伺服系統(tǒng)及其控制策略研究.pdf

1、永磁同步電機(PMSM)伺服系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和航天技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛,由于其自身的結(jié)構(gòu)和運行特點,PMSM的具有很多獨特的優(yōu)點,該文主要從控制理論和實際系統(tǒng)兩個方面對永磁同步電機伺服系統(tǒng)進行了全面而深入的研究,并完成了一臺數(shù)控銑床的研制.首先對PMSM伺服系統(tǒng)進行了建模,在研究了其物理方程、轉(zhuǎn)矩方程和等效電路的基礎(chǔ)上提出了PMSM的數(shù)學(xué)模型并對仿真技術(shù)進行了簡單的介紹.基于內(nèi)模控制,設(shè)計了電流環(huán)解耦控制器,改善了電流環(huán)性能,而且控

2、制器只有一個可調(diào)參數(shù),簡化了設(shè)計.對于嵌入式PMSM,根據(jù)在電流幅值一定的條件下最大輸出轉(zhuǎn)矩與α(為等效電流矢量和q軸之間的相位角)之間的關(guān)系,將磁阻轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為輸出轉(zhuǎn)矩從而提高了輸出轉(zhuǎn)矩,改善了系統(tǒng)的控制性能;在速度環(huán)采用單步模型算法控制,其計算量比較少,提高了系統(tǒng)的實時性和魯棒性.針對傳統(tǒng)控制方法對電機數(shù)學(xué)模型依賴性強的缺點,結(jié)合模糊控制實時性好和預(yù)測控制魯棒性強的優(yōu)點構(gòu)造了模糊預(yù)測控制器,可以解決模糊控制器不具有消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的問

3、題,大大提高了控制系統(tǒng)的性能.由于傳統(tǒng)的基于閥值進行控制策略切換的方法使得系統(tǒng)具有很大的擾動,所以該文設(shè)計了一種基于模糊規(guī)則進行切換的控制策略,很好地解決了兩種控制在切換時發(fā)生的擾動的問題,仿真和試驗結(jié)果都證明該控制策略的有效性.為了降低成本,簡化系統(tǒng),本文采用低分辨率的霍爾元件作為PMSM伺服系統(tǒng)的位置傳感器,采用基于磁鏈觀測法的低分辨率位置傳感器控制技術(shù),來估計電機轉(zhuǎn)子的實時位置和轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)電流的正弦換向,減小轉(zhuǎn)矩脈動.理論分析和仿