【摘 要】
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永磁同步电机（PMSM）在工业工程、尤其是伺服系统中被广泛使用。常规的PMSM调速系统通常采用PI控制并配备双闭环结构。但是由于传统的PI控制方法难以解决快速性与超调量之间的矛盾,以及当面对外界干扰时,控制效果也不好,因此本文提出了一种应用于转速环的自抗扰控制方法（ADRC）用于解决上述问题。PMSM调速系统采用逆变器进行调节,所以不可避免地会产生死区效应问题,基于此问题本文提出一种死区补偿方法。
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永磁同步电机（PMSM）在工业工程、尤其是伺服系统中被广泛使用。常规的PMSM调速系统通常采用PI控制并配备双闭环结构。但是由于传统的PI控制方法难以解决快速性与超调量之间的矛盾,以及当面对外界干扰时,控制效果也不好,因此本文提出了一种应用于转速环的自抗扰控制方法（ADRC）用于解决上述问题。PMSM调速系统采用逆变器进行调节,所以不可避免地会产生死区效应问题,基于此问题本文提出一种死区补偿方法。本文首先对PMSM物理特性及运行方式进行分析,建立数学模型,分析了PMSM在两种常用坐标系下的关系,对PMSM矢量控制方法和SVPWM调制算法进行了分析。对死区产生的原因进行了详细的阐述,提出一种带有自适应滤波器的死区补偿算法。并引入了自抗扰控制器,采用一种模糊分数阶PID算法去替代ADRC中的反馈环节以使其达到更好的控制效果,使其对电机的转速波形的控制效果进一步提升。在MATLAB/Simulink平台上搭建了PMSM矢量控制仿真模型,然后分别搭建了带有自抗扰控制和模糊分数阶自抗扰控制的仿真模型的转速环控制器,并将死区补偿模块引入仿真模型,仿真结果验证了模糊分数阶自抗扰控制算法的可行性。对两种自抗扰算法进行对比,结果表明模糊分数阶自抗扰控制算法可以在电机转速波形的超调量、快速性、抗扰性等方面得以提升。对补偿前后的电机定子电流波形进行对比,仿真结果验证了本文所提出的死区补偿算法可以有效地提高定子电流的正弦度。此外设计了电机控制所需的硬件电路与快速原型仿真模型,通过MATLAB代码自动生成技术,利用SP2000快速原型控制器对本文所提理论进行了实验验证,实验结果表明了本文所提出理论具有可行性。
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