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交流永磁同步电机伺服控制系统的研究

作　者: 韩彦春
导　师: 彭继慎
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁同步电机 矢量控制 伺服控制系统 模糊PI控制 matlab仿真
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 247次
引　用: 2次
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内容摘要


伺服电机自身是具有一定的非线性、强耦合性及时变性的系统,同时伺服对象也存在较强的不确定性和非线性,加之系统运行时受到不同程度的干扰,因此按常规控制策略很难满足高性能伺服系统的控制要求。本文在永磁同步电机数学模型的基础上,分析了永磁同步电机矢量控制的原理和特点,选取了基于i d=0转子磁场定向的控制方案,确立了基于矢量控制三闭环调节的伺服控制系统的实施方案,设计了基于模糊PI控制的智能控制器,并设计了以DSP TMS320 F2812为核心的永磁同步电机伺服驱动控制器的硬件及部分软件设计框图。应用matlab/Simulink完成了伺服控制系统的建模和仿真。仿真结果证明,基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统,改善了控制器的性能,能够完全满足高性能伺服控制系统的基本要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 交流伺服系统研究的科学意义社会应用前景  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-12
  1.3 交流伺服系统的发展  12
  1.4 交流伺服控制系统的基本结构  12-14
  1.5 交流伺服系统的性能指标  14-16
  1.6 本课题的主要研究内容  16-17
2 永磁同步电机的数学模型和控制方案  17-24
  2.1 永磁同步电机的结构和分类  17-18
  2.2 永磁同步电机的数学模型  18-19
  2.3 系统控制方案  19-23
    2.3.1 矢量控制原理阐述  19-20
    2.3.2 坐标变换公式  20-21
    2.3.3 转子磁链定向矢量控制的原理  21
    2.3.4 i_d= 0 控制方式的实施  21-22
    2.3.5 PMSM 解耦状态方程  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 永滋同步电机伺服系统的设计  24-41
  3.1 交流永磁同步电机伺服矢量控制系统的设计  24-25
  3.2 伺服控制系统 PI 控制器的设计  25-29
    3.2.1 电流调节器的设计  25-27
    3.2.2 速度调节器的设计  27-28
    3.2.3 位置调节器的设计  28-29
  3.3 模糊自适应 PI 控制器的设计  29-36
    3.3.1 模糊自适应 PI 控制器的结构  30-31
    3.3.2 隶属度函数的确定  31-32
    3.3.3 PI 参数自整定原则  32-34
    3.3.4 模糊规则的建立  34-35
    3.3.5 模糊量的精确化  35-36
  3.4 SVPWM 调制  36-40
  3.5 本章小结  40-41
4 系统硬件总体系统设计  41-52
  4.1 系统硬件总结构框图  41-42
  4.2 主电路单元  42-44
    4.2.1 系统主电路的构成  42
    4.2.2 功率逆变单元  42-43
    4.2.3 保护电路  43-44
  4.3 数字控制单元  44-46
    4.3.1 DSP 处理器  44-45
    4.3.2 DSP 的外围电路  45-46
  4.4 DSP 的外围辅助电路  46-50
    4.4.1 检测电路  46-49
    4.4.2 键盘与显示电路  49-50
  4.5 接口单元  50
  4.6 辅助电源板  50-51
  4.7 本章小结  51-52
5 系统的软件设计  52-58
  5.1 DSP 系统资源的分配  52
    5.1.1 存储器分配  52
    5.1.2 中断  52
    5.1.3 DSP 内部模块功能分配  52
  5.2 程序主体结构  52-57
    5.2.1 初始化程序  52-54
    5.2.2 系统控制软件主程序  54-55
    5.2.3 定时器中断程序  55-56
    5.2.4 SVPWM 处理程序流程图  56-57
    5.2.5 IGBT 过电流中断处理  57
  5.3 本章小结  57-58
6 永磁同步电机伺服控制系统的仿真  58-69
  6.1 MATLAB 简介  58
  6.2 系统的仿真模型  58-63
    6.2.1 控制系统仿真总框图模型  58-59
    6.2.2 电流控制器仿真模块  59
    6.2.3 速度控制器仿真模块  59-60
    6.2.4 位置控制器仿真模块  60
    6.2.5 SVPWM 模块  60-62
    6.2.6 坐标变换模块  62-63
    6.2.7 PMSM 模块  63
  6.3 PMSM 控制系统仿真及仿真结果分析  63-68
    6.3.1 系统仿真参数  63-65
    6.3.2 仿真结果及结果分析  65-68
  6.4 本章小结  68-69
7 结论  69-70
参考文献  70-72
致谢  72-73
读硕士期间发表的学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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