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交流永磁同步电动机的高阶滑模控制

作　者: 韩向伟
导　师: 冯勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 交流永磁同步电动机高阶滑模控制无传感器控制自适应控制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 411次
引　用: 2次
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内容摘要

交流永磁同步电动机(PMSM)具有结构简单、运行可靠、转矩/重量比高、损耗小等优点,在航空航天、数控机床、机器人等领域有着广泛应用。PMSM是一个多变量、强耦合的非线性系统,且存在参数摄动和负载扰动,要实现高性能伺服控制,其控制策略的研究是一个挑战性的课题。滑模变结构控制是一种对系统内部参数摄动以及外界扰动具有很强的鲁棒性的控制方法,在PMSM控制领域展示了良好的应用前景。为了解决滑模控制的抖振问题,本文首先研究了一种非线性系统的高阶滑模控制方法,设计了系统的非奇异终端滑模、鲁棒微分估计器和控制策略,实现了系统的无抖振高阶滑模控制;然后,结合交流电机矢量控制技术,实现了PMSM转速/位置伺服系统双闭环高阶滑模控制;同时,研究了PMSM无位置传感器矢量控制技术,改进了一种基于滑模观测器的转子位置/转速观测方法;最后,提出一种负载转矩估计方法,用于转速环控制,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题;对电流环滑模控制器,设计了一种自适应补偿策略,实现了对PWM逆变器死区时间等非线性扰动的自动补偿。仿真结果表明,本文所提出控制方法是正确的,所设计的PMSM高阶滑模控制器无抖振且保证了系统的鲁棒性,改进的滑模观测器能够提高转子位置/转速的观测精度,针对非线性扰动的自适应滑模控制器能够改善电机的控制性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 滑模控制技术的研究  9-11
    1.2.2 交流伺服控制技术的研究  11-13
  1.3 主要研究内容  13-14
第2章非线性系统的高阶滑模控制  14-27
  2.1 滑模控制理论  14-18
    2.1.1 滑模控制系统  14-15
    2.1.2 滑模控制器设计方法  15-18
  2.2 滑模控制系统去抖振方法  18-20
  2.3 高阶非奇异终端滑模控制  20-24
    2.3.1 高阶滑模控制技术  20-21
    2.3.2 二阶非奇异终端滑模控制器的设计  21-23
    2.3.3 鲁棒微分估计器的设计  23-24
  2.4 系统仿真  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 PMSM伺服系统的高阶滑模控制  27-45
  3.1 矢量控制技术  27-30
    3.1.1 矢量控制基本原理  27-28
    3.1.2 矢量控制的坐标变换  28-30
  3.2 交流永磁同步电机的矢量控制  30-33
    3.2.1 交流永磁同步电机的数学模型  30-31
    3.2.2 交流永磁同步电机的矢量控制方法  31-33
  3.3 转速伺服系统高阶滑模控制  33-41
    3.3.1 高阶滑模控制器的设计  33-37
    3.3.2 系统仿真  37-41
  3.4 位置伺服系统高阶滑模控制  41-44
    3.4.1 高阶滑模控制器的设计  41-42
    3.4.2 系统仿真  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章 PMSM调速系统无位置传感器矢量控制  45-58
  4.1 无位置传感器矢量控制技术  45-47
  4.2 基于滑模观测器的转子位置/转速估算方法  47-51
    4.2.1 估算方法原理  47-49
    4.2.2 算法问题分析  49-51
  4.3 高阶滑模观测器的设计  51-54
  4.4 系统仿真  54-57
  4.5 本章小结  57-58
第5章 PMSM调速系统的自适应高阶滑模控制  58-73
  5.1 PMSM调速系统非线性扰动的分析  58-62
  5.2 自适应滑模控制器的设计  62-66
    5.2.1 可估计负载的自适应速度控制器设计  62-63
    5.2.2 电流环模型参考自适应控制  63-66
  5.3 系统仿真  66-72
  5.4 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-78
攻读学位期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

交流永磁同步电动机的高阶滑模控制

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