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(zhǎng)性好、附加值高、關(guān)鍵性強(qiáng)、技術(shù)和知識(shí)密集、帶動(dòng)性大等特點(diǎn)，是國(guó)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(dòng)系統(tǒng)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)意

2、義和廣泛的應(yīng)用前景，本文對(duì)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(duì)伺服控制器的設(shè)計(jì)。
　　首先，通過(guò)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(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的解耦控制。通過(guò)對(duì)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(chǎng)定向矢量控制方案。
　　

3、其次，按照自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)響應(yīng)超調(diào)的機(jī)理，通過(guò)速度微分負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)速度環(huán)的全狀態(tài)反饋控制。針對(duì)單自由度控制器無(wú)法同時(shí)兼顧跟蹤性和抗擾性的問(wèn)題，研究二自由度控制算法對(duì)速度環(huán)進(jìn)行改善，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(duì)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(shí)現(xiàn)位置快速跟蹤和準(zhǔn)確定位。針對(duì)位置環(huán)控制性能易受轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的影響，通過(guò)朗道算法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)辨識(shí)，設(shè)計(jì)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(dòng)能力。
　　最后，研究適于工程實(shí)踐的永磁同步電機(jī)參數(shù)測(cè)量方法，為控制器設(shè)計(jì)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(tái)，設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，實(shí)現(xiàn)高性能控制算法。實(shí)驗(yàn)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(wú)超調(diào)