永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計

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1、TP302公開分類號：____________密級：______________ＵＤＣ：____________單位代碼：______________11646碩士學(xué)位論文論文題目：永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計學(xué)號：_________________________1111082001姓名：_________________________趙鵬飛電路與系統(tǒng)專業(yè)名稱：_________________________信息科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)院：_________________________俞建定指導(dǎo)教師：_________________________論文提交日期：2014年06月

2、10日萬方數(shù)據(jù)AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeResearchanddesignonservocontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotorCandidate：PengfeiZhaoSupervisors：(Associate)ProfessorJiandingYuFacultyofElectricalEngineeringandComputerScienceNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINAJune10,20

3、14萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得寧波大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。簽名：___________日期：____________關(guān)于論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解寧波大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可

4、以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵循此規(guī)定）簽名：___________導(dǎo)師簽名：___________日期：____________萬方數(shù)據(jù)寧波大學(xué)碩士學(xué)位論文永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計摘要永磁無刷電機(jī)既有永磁同步電動機(jī)體積小、損耗低、效率高的特性，又具有造價低、驅(qū)控方便、運(yùn)行可靠的自身優(yōu)勢，因此越來越廣泛地被應(yīng)用于伺服控制、航空器材、工業(yè)設(shè)備和汽車等行業(yè)。但是，目前多數(shù)永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)存在著諸如控制策略陳舊、轉(zhuǎn)矩脈動大、無位置傳感器控制可靠性低等一系列問題，限制了其在高性能場合的應(yīng)用和推廣。因此，針對這些問題進(jìn)行改善和優(yōu)化一直是控制領(lǐng)域的研究

5、熱點(diǎn)，研制開發(fā)具備良好伺服特性的永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)，具有長遠(yuǎn)的實(shí)踐及理論價值。本文就永磁無刷電機(jī)的構(gòu)造與運(yùn)行原理、轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)、智能控制等方面進(jìn)行深入研究，并完成了無刷電機(jī)驅(qū)控系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。針對永磁無刷電機(jī)時變性強(qiáng)、非線性度高的特點(diǎn)，對永磁無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、組成特點(diǎn)和工作原理進(jìn)行探索、建立其數(shù)學(xué)模型，分析無刷電機(jī)的驅(qū)動電路、控制策略及調(diào)速方式，完成了永磁無刷電機(jī)理論層面的研究。針對無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時存在的轉(zhuǎn)矩脈動特別是換相轉(zhuǎn)矩脈動問題，首先對比分析5種不同PWM控制模式對無刷電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動的影響，定量比較得出PWM_ON方式的優(yōu)越性；接下來深入分析無刷電機(jī)換相期間的線圈電流波動

6、和換相轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生過程，揭示出換相轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的本質(zhì)原因；在此基礎(chǔ)上提出一種減少換相轉(zhuǎn)矩脈動的“12步換相”控制策略，并和傳統(tǒng)“6步換相”策略進(jìn)行對比仿真。實(shí)驗(yàn)證明，該方法可以有效降低換相轉(zhuǎn)矩脈動，增強(qiáng)電機(jī)運(yùn)行平滑性。針對永磁無刷電機(jī)的伺服控制性能問題，研究PID控制的工作原理，對傳統(tǒng)PID控制器在無刷電機(jī)控制上所顯示的不足進(jìn)行分析和歸納；提出一種基于PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的智能控制策略，介紹了神經(jīng)元PID的特點(diǎn)和優(yōu)勢，并對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了算法設(shè)計和實(shí)現(xiàn)；在永磁無刷電機(jī)閉環(huán)控制設(shè)計時運(yùn)用神經(jīng)元PID控制器，利用神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)功能，可以對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時訓(xùn)練和修改；分別對基于傳統(tǒng)PID和神經(jīng)元

7、PID控制器完成的無刷電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。測試證明神經(jīng)元PID控制器可以提高無刷電機(jī)的響應(yīng)速度和工作特性。萬方數(shù)據(jù)永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計相關(guān)理論分析和算法設(shè)計完成之后，對永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計。硬件方面，以NUC130RC1CN處理器為核心，對控制器外圍電路及各個功能模塊進(jìn)行了設(shè)計和說明，在設(shè)計中分別集成了有霍爾和無霍爾兩種閉環(huán)控制方式、總線電流和相電流兩種電流采集方式、RS-485和CAN兩種通信方