一種工程無PG式的電磁減速型PMSM伺服控制及應用.pdf

1、傳統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)均采用帶PG的伺服驅(qū)動器+減速器的結(jié)構(gòu)方案，減速器的存在易造成系統(tǒng)傳動效率降低、體積大、成本高等問題，而配置高性能的光電編碼器不僅價格昂貴，而且還降低系統(tǒng)可靠性。本文在研究無需機械減速器、直接驅(qū)動式的永磁低速同步電動機數(shù)學模型和控制理論的基礎上，對改善直接轉(zhuǎn)矩控制的低速性能、工程無PG控制、電機參數(shù)自學習方法及嵌入式多任務實現(xiàn)方法等進行深入的研究，并完成電磁減速型PMSM伺服系統(tǒng)的軟、硬件設計。
　　 首先，本文

2、從永磁同步電動機(PMSM)基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型出發(fā)，分析了永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理。討論了電壓空間矢量在直接轉(zhuǎn)矩控制中的作用與方法，并分析了基本DTC方案中存在的問題。
　　 其次，針對基本DTC控制存在轉(zhuǎn)矩脈動大、控制性能受電機參數(shù)影響大等問題，采用空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制(SVM-DTC)方案來改善系統(tǒng)動、靜態(tài)性能，其算法實現(xiàn)包括電壓矢量的生成和空間電壓矢量調(diào)制。接著，通過分析常用轉(zhuǎn)速估計算法的原理及各自存

3、在的問題，探討了一種基于瞬時負載角檢測的速度估計方法，在自學習模式下，通過與接近開關(guān)測得的角速度比較，對轉(zhuǎn)速估計算式進行電機參數(shù)修正，實現(xiàn)工程無PG控制。本文還研究了基于初始接近開關(guān)信息及電壓、電流信號融合的電機參數(shù)自學習方法，提高無PG觀測的精度與控制性能。然后，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下對電磁減速型PMSM的基本DTC和SVM-DTC控制策略進行建模和仿真。結(jié)果表明，SVM-DTC在改善電磁轉(zhuǎn)矩脈動、低速平穩(wěn)性方面具

4、有良好的效果。
　　 最后，論文實現(xiàn)了基于嵌入式技術(shù)的多任務電磁減速型PMSM伺服系統(tǒng)的控制方案，完成了該伺服系統(tǒng)的軟、硬件設計。硬件部分主要以ColdFire系列32微控制器MCF52235為核心，對控制器最小系統(tǒng)、信號采樣模塊、基于軟開關(guān)逆變電路、信號驅(qū)動和保護電路及系統(tǒng)輔助電源等進行了詳細的設計和分析。軟件部分采用嵌入式實時操作系統(tǒng)進行軟件模塊化設計，并成功將μC/OS-Ⅱ移植到MCF52235微控制器中。將伺服系統(tǒng)軟件分