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永磁同步电动机反馈线性化控制系统研究

作　者: 宋晓晶
导　师: 夏超英
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 永磁同步电动机矢量控制 PI双闭环控制反馈线性化控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 84次
引　用: 1次
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内容摘要

随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入,永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中占有举足轻重的地位。本文的主要研究内容是永磁同步电动机的反馈线性化控制系统。文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,永磁同步电动机调速系统的各种控制策略,?d - q坐标系下永磁同步电动机的数学模型。然后建立了永磁同步电动机的矢量控制系统,当采用传统的双闭环PI调速控制时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时,PI参数需要重新整定。由于永磁同步电动机的这种非线性本质给它的控制带来极大的困难。本文从电机的非线性本质出发,尝试研究永磁同步电动机的非线性控制系统的性能。在深入研究反馈线性化技术的基础上,通过选取适当的状态变换和控制变换,将永磁同步电动机的模型输入输出线性化,并设计了反馈线性化控制器,实现了?PMSM的解耦控制,并基于Matlab/simulink对永磁同步电动机反馈线性化控制系统进行了仿真。仿真结果表明,系统在一定的调速范围内较传统PI控制器有较好的控制性能,但同时对参数的变化具有很强的敏感性。这也是有待于我们今后继续研究的方向。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题研究背景  7-9
    1.1.1 课题的提出  7
    1.1.2 电动机调速的发展综述  7-8
    1.1.3 永磁同步电动机发展概述  8-9
  1.2 永磁同步电动机控制策略介绍  9-11
    1.2.1 传统控制策略  9-10
      1.2.1.1 矢量控制技术  9-10
      1.2.1.2 直接转矩控制  10
    1.2.2 先进控制策略  10-11
      1.2.2.1 自适应控制  10
      1.2.2.2 滑模变结构控制  10-11
      1.2.2.3 模糊控制  11
  1.3 课题研究的意义  11-12
  1.4 本文研究内容及论文结构  12-13
第二章永磁同步电动机矢量控制系统  13-26
  2.1 永磁同步电动机的结构及特点  13-14
  2.2 永磁同步电动机的数学模型  14-17
  2.3 永磁同步电动机矢量控制  17-25
    2.3.1 矢量控制基本原理  17-19
    2.3.2 矢量控制方法  19-21
    2.3.3 矢量控制的双闭环PI 调速系统设计  21-25
      2.3.3.1 电流环PI 参数设计  22-23
      2.3.3.2 速度环PI 参数设计  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章反馈线性化控制方法  26-36
  3.1 非线性控制系统  26-29
    3.1.1 非线性控制系统的发展  26-27
    3.1.2 非线性控制系统的描述  27-29
  3.2 相关数学知识  29-30
  3.3 反馈线性化控制技术  30-35
    3.3.1 输入—输出反馈线性化技术  30-33
    3.3.2 输入—状态线性化技术  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 PMSM 控制系统设计与仿真研究  36-59
  4.1 PMSM 矢量控制方法的参数设计及其仿真  36-45
    4.1.1 PMSM 矢量控制方法的参数设计  36-37
    4.1.2 PMSM 矢量控制方法的仿真  37-45
      4.1.2.1 PMSM 矢量控制系统仿真模型的建立  38-44
      4.1.2.2 PMSM 矢量控制系统仿真结果  44-45
  4.2 PMSM 反馈线性化控制方法的设计及其仿真  45-53
    4.2.1 PMSM 反馈线性化控制器的设计  45-48
    4.2.2 PMSM 反馈线性化控制系统的仿真  48-53
      4.2.2.1 PMSM 反馈线性化控制系统仿真模型的建立  48-50
      4.2.2.2 PMSM 反馈线性化控制系统仿真结果  50-53
  4.3 两种控制方法仿真结果的比较分析  53-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章总结  59-60
参考文献  60-63
致谢  63

永磁同步电动机反馈线性化控制系统研究

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