永磁同步電機精密伺服系統(tǒng)仿真研究及應用

《永磁同步電機精密伺服系統(tǒng)仿真研究及應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。

1、學校代號10530學號201230111760分類號TM71密級工程碩士學位論文永磁同步電機精密伺服系統(tǒng)仿真研究及應用學位申請人謝先銘指導教師蘭志勇副教授學院名稱信息工程學院學科專業(yè)電氣工程（專業(yè)碩士）研究方向電力傳動控制技術二〇一五年五月二十六日ThesimulationresearchandapplicationofPermanentmagnetsynchronousmotorprecisionservosystemCandidateXieXian-mingSupervisorLanZhi-yong

2、CollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElectricalEngineeringSpecializationElectricDriveTechnologyDegreeProfessionalMasterUniversityXiangtanUniversitystDateMay26,2015湘潭大學學位論義原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加ｔｕ標注引用的內容外，本論文不包含任

3、何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研巧做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。＂》作者簽名／１：節(jié)＾恥冷日期：少年＆月３日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部口或機構送交論文的復印件巧電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權湘潭大學可＾＾將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可！＾采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯

4、編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名；日期：Ｍ？日導師簽名日期；年月＾日轉摘要永磁同步電機（PMSM）具有結構簡單、功率因數(shù)高、效率高等優(yōu)點，且隨著永磁材料性能的不斷提升和電力電子元器件的發(fā)展，永磁同步電機廣泛地應用于精確制導、武器隨動系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制以及工業(yè)機器人、數(shù)控機床、印刷機械、紡織機械等多種高性能精確伺服領域。因此在響應速度、控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面對永磁同步電機精密伺服系統(tǒng)進行深入研究就顯得十分必要。針對交流永磁伺服電機這類非線性、強耦合、參數(shù)攝動的多變量系統(tǒng)

5、，本文將級聯(lián)自抗擾控制引入，有效提高系統(tǒng)響應速度、動靜態(tài)性能以及抗擾能力。首先，從背景和意義上對研究內容進行了介紹，對精密伺服的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢進行了分析，推導了永磁同步電機的數(shù)學模型，并介紹了常用的控制策略及空間電壓矢量技術。其次，在分析PI優(yōu)缺點的基礎上，介紹了自抗擾控制(ADRC)的各個組成部分及其原理；同時根據(jù)反步法（Backstepping）的思想，利用ADRC擾動補償?shù)膬?yōu)點，將ADRC引入到非線性級聯(lián)系統(tǒng)，以多個低階自抗擾控制器級聯(lián)實現(xiàn)控制，較好地簡化了高階非線性系統(tǒng)中高階自抗擾控制器的設計

6、，解決了PMSM非線性系統(tǒng)的不確定性、耦合性及干擾抑制問題。同時對級聯(lián)ADRC控制理論進行了詳盡的闡述論證，最后介紹了級聯(lián)ADRC的算法原理與設計。此外，根據(jù)永磁同步電機的伺服調速和位置伺服系統(tǒng)結構及控制框圖，并在PMSM數(shù)學模型基礎上，設計符合系統(tǒng)的級聯(lián)ADRC，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了系統(tǒng)仿真模型并進行了仿真實驗，與傳統(tǒng)PI進行對比，針對PMSM的調速和定位以及ADRC核心擴張狀態(tài)觀測器（ESO）的仿真結果進行分析，論證文中所提出的方法，使PMSM伺服系統(tǒng)在響應速度、精準度和抗擾

7、能力方面有著較大的提升。在上述理論基礎上，本文采用微芯公司的dsPIC33FJ64MC506為主控芯片設計永磁同步電機精密伺服系統(tǒng)的硬件、軟件部分，包括硬件整體結構、電源電路、信號檢測電路、驅動電路、軟件主程序以及中斷服務程序等，最后分析了部分實驗結果，為精密伺服系統(tǒng)的進一步開發(fā)奠定了堅實的基礎。關鍵詞：永磁同步電機；伺服系統(tǒng)；矢量控制；級聯(lián)；自抗擾控制IAbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasmanyadvantages,suchassimple

8、structure,highpowerfactor,highefficiency,highpowerfactor,Withthecontinuousimprovementofpermanentmagnetmaterialpropertiesanddevelopmentofpowerelectroniccomponents,Permanentmagnetsynchronousmotorsarewidelyusedinavarietyofhig