基于滑模预测控制的永磁同步电机伺服系统的研究

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永磁同步电机(PMSM)的模型是一个多变量,非线性,强耦合的系统,而滑模变结构控制(SMC)具有快速响应,对参数变化及扰动不灵敏,算法简单,易于工程实现等优点。本论文利用滑模预测对永磁同步电机伺服系统电流和速度环展开研究。   结合大量相关文献资料,回顾了交流伺服系统的发展历史,分析了发展现状,并对永磁同步电机的数学模型,矢量控制思想以及空间矢量脉宽调制技术在永磁同步电机上的应用进行了说明。   近三十年来,滑模控制和预测控制在理论和工业应用方面都取得了一定的成果,针对PID控制调节出现的一些问题,采用滑模预测控制加以比较改进。将模型预测控制与滑模控制结合起来,提出了滑模预测控制,这里的结合是既有控制内部之间的结合又有控制之间的结合。针对不同的问题可以使用它们之间不同的结合方式进行处理。结合后可以有效地解决控制系统中的模型误差,滞后和控制输入和状态约束问题。   设计了基于指数趋近律的滑模变结构速度控制器,以取代传统PI调节器。仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。   滑模变结构控制系统对系统的参数摄动和外干扰鲁棒性非常强,且结构简单、响应快速。通过设计滑模控制器,满足了系统正常运动段和滑模运动段的动态品质要求,并能有效减小控制量切换时存在的高频抖动。   通过在matlab上进行的仿真实验表明:系统具有良好的响应特性,基本达到了设计要求。
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