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PMSM系统的鲁棒跟踪控制

作　者: 张泉
导　师: 朱其新
学　校: 华东交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 交流永磁同步电机 PMSM 鲁棒混合灵敏度控制 PID控制伺服系统
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要

伺服技术经过半个多世纪的发展,其驱动执行部分也由电液脉冲马达、功率步进电动机、小惯量直流电机等发展到了交流伺服电机。现在随着永磁材料的广泛应用，高频大功率的电力电子元器件技术工艺的发展，具有高性能的集成芯片技术的进步，以及计算机技术的发展和先进复杂的控制理论的出现，使得现阶段的交流伺服电机的数字化驱动技术得到了长足的发展，而永磁同步电机技术更是主要的发展方向。本文主要以现阶段广泛应用的永磁同步电机为对象，分析验证了当前较为普遍的永磁同步电机的控制方法。首先比较分析了交流电机的空间矢量控制和直接转矩控制方法，并给出了几种常用的电流控制方法。对于其硬件电路的驱动模块，检测部分，逆变器件和电机特点等各方面做了较为清晰的设计。以矢量控制方法为主，通过matlab仿真熟悉了整个控制系统的各个环节。然后，将理论上发展的较为成熟的鲁棒控制应用到被控的电机模型上。着重阐述了鲁棒控制的理论基础，几种不同的鲁棒控制方法，LMI控制理论。并给出了详细的控制器的设计过程，文中的结尾仿真验证了控制器作用下系统较为理想的性能。文中将鲁棒控制与二自由度控制思想联系起来，给出了一种PMSM的鲁棒二自由度控制器的设计方法。给出了详细的设计过程，并在文中的仿真结果给出了详细的说明。最后，以DSP芯片TMS320F2812为基础，论述了其在电机控制方面的主要运用。文中通过对于PWM波形的产生过程，控制主电路，检测电路，DSP供电电源等几个方面做了详细的设计思路和说明，给出了整个基于2812的控制系统的控制图，并对于其软件的设计给出相应的软件控制流程图。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-13
  1.1 选题的背景与意义  7-8
  1.2 交流永磁同步系统的特点  8-9
  1.3 永磁同步伺服系统的发展  9-13
    1.3.1 伺服系统的发展  9
    1.3.2 控制策略的发展  9-11
    1.3.3 本文的主要工作  11-13
第二章永磁同步电机及其控制策略  13-33
  2.1 永磁同步电机概述  13-19
    2.1.1 PMSM 的数学模型  13-15
    2.1.2 简析电机的启动过程  15-16
    2.1.3 常用的几种电机控制策略  16-19
    2.1.4 电流控制方法  19
  2.2 PMSM 的空间矢量控制的整体规划及仿真  19-32
    2.2.1 PMSM 同步伺服系统主要硬件结构  19-22
    2.2.2 PMSM 逆变器驱动电路设计及仿真  22-30
    2.2.3 伺服系统的仿真模型  30-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章 PMSM 的 H∞鲁棒控制理论  33-49
  3.1 概述  33
  3.2 H∞控制理论概述  33-39
    3.2.1 H∞控制理论的发展及其特点  33-34
    3.2.2 H∞控制理论的基本内容  34-39
  3.3 H∞控制问题中的 LMI 方法  39-40
  3.4 永磁同步伺服系统的 H∞速度控制器的分析  40-48
    3.4.1 H∞控制器的一般设计步骤  40-47
    3.4.2 PMSM H∞鲁棒控制器的仿真分析  47-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 PMSM 鲁棒二自由度控制  49-54
  4.1 概述  49
  4.2 鲁棒 H∞二自由度控制的基本理论  49-51
  4.3 PMSM 的二自由度鲁棒控制  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 DSP 在 PMSM 系统中的应用  54-63
  5.1 电动机 DSP 控制系统的简介  54
  5.2 TMS320F2812 电机控制相关功能  54-56
    5.2.1 PWM 信号的产生  54-55
    5.2.2 捕获单元及正交编码电路  55-56
  5.3 DSP 的永磁同步电机的控制系统的硬件结构  56-60
  5.4 基于 DSP 的永磁同步电机的软件设计  60-62
  5.5 本章小结  62-63
第六章总结与展望  63-64
参考文献  64-66
学习期间所发表文献  66-67
致谢  67

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