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)簡單、控制性能優(yōu)異的優(yōu)點，永磁同步電機(jī)近年來得到廣泛應(yīng)用。本文針對永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能問題，以加快響應(yīng)速度，增強轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾動能力為目標(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)計合理的控制參數(shù)是實現(xiàn)高剛性控制的重要條件。通過分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，介紹了時域和頻域性能指標(biāo)的確定原則；同時，考慮到伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度的影響，文中研究了兩

2、種轉(zhuǎn)動慣量的離線辨識方法，以較為準(zhǔn)確地獲取轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)?；谏鲜龇治?，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)矩擾動對于轉(zhuǎn)速輸出的影響，增強系統(tǒng)剛性，對負(fù)載轉(zhuǎn)矩擾動下的伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速擾動模型進(jìn)行了分析。根據(jù)擾動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)速變增益PI控制策略以實現(xiàn)對擾動的抑制。此外，根據(jù)Kalman濾波算法設(shè)計了負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測結(jié)果作為前饋補償部分可用于提升伺服系統(tǒng)的抗擾動能力。

3、考慮到工程應(yīng)用，討論了參數(shù)誤差對于控制效果的影響，并對負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測的實時性進(jìn)行了簡要分析。
　　最后，借助 FPGA硬件實現(xiàn)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器，確保了負(fù)載轉(zhuǎn)矩擾動觀測的實時性，其他改進(jìn)控制算法則主要由ARM微處理器實現(xiàn)。通過優(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)矩觀測的變增益PI控制策略能夠減小轉(zhuǎn)速波動、縮短調(diào)節(jié)時間。仿真和物理實驗結(jié)果證明了上述控制方法在工程應(yīng)用中的可行