论文部分内容阅读
永磁同步直线电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)相比于传统的旋转电机加机械结构的组合,具有响应快、效率高等优点,因此在工业伺服、航空航天等领域得到广泛应用。本文的讨论对象为永磁同步直线电机自动门,从直线电机的数学建模、矢量控制、电流重构、仿真与实验等方面进行了分析研究,实现了单电流传感器下的矢量控制。
首先,根据直线电机的基本工作原理和坐标变换的相关知识,建立了PMLSM不同坐标系下的数学模型,结合SVPWM调制技术,在Simulink环境下搭建了PMLSM的速度闭环、位置闭环仿真模型,并对相关控制器参数进行了理论推导。
其次,基于前文搭建的PMLSM模型,为了得到单电流传感器下的矢量控制控制系统,对基于母线电流的相电流重构基本原理进行介绍,讨论了重构盲区的存在。分析讨论了脉冲插入法、脉冲变形法和脉冲移位法解决重构盲区有效性,同时对它们的共性误差进行了分析,再结合模型参考自适应算法,实现了基于电流重构和模型参考自适应的无位置传感器系统仿真。仿真结果表明,采用相电流重构的方式,能够对电机的控制拓扑进行合理简化,同时不影响稳定运行。
最后,针对相关控制方法,建立了基于STM32的软硬件控制系统,硬件电路主要包括STM32F407芯片核心电路、驱动电路、逆变电路和采样电路等,软件系统主要包括主函数、中断处理程序以及矢量控制、相电流重构等主要功能函数。在软硬件的基础上,进行了PMLSM的基本双闭环、三闭环实验验证和相电流重构实验,实验结果表明建立的软硬件系统能实现PMLSM的稳定可靠运行,同时相电流重构下的绕组电流与实际电流具有很好的吻合性,能代替传统控制中的双电流传感器甚至三电流传感器方案,节省控制器的体积和成本。
首先,根据直线电机的基本工作原理和坐标变换的相关知识,建立了PMLSM不同坐标系下的数学模型,结合SVPWM调制技术,在Simulink环境下搭建了PMLSM的速度闭环、位置闭环仿真模型,并对相关控制器参数进行了理论推导。
其次,基于前文搭建的PMLSM模型,为了得到单电流传感器下的矢量控制控制系统,对基于母线电流的相电流重构基本原理进行介绍,讨论了重构盲区的存在。分析讨论了脉冲插入法、脉冲变形法和脉冲移位法解决重构盲区有效性,同时对它们的共性误差进行了分析,再结合模型参考自适应算法,实现了基于电流重构和模型参考自适应的无位置传感器系统仿真。仿真结果表明,采用相电流重构的方式,能够对电机的控制拓扑进行合理简化,同时不影响稳定运行。
最后,针对相关控制方法,建立了基于STM32的软硬件控制系统,硬件电路主要包括STM32F407芯片核心电路、驱动电路、逆变电路和采样电路等,软件系统主要包括主函数、中断处理程序以及矢量控制、相电流重构等主要功能函数。在软硬件的基础上,进行了PMLSM的基本双闭环、三闭环实验验证和相电流重构实验,实验结果表明建立的软硬件系统能实现PMLSM的稳定可靠运行,同时相电流重构下的绕组电流与实际电流具有很好的吻合性,能代替传统控制中的双电流传感器甚至三电流传感器方案,节省控制器的体积和成本。