基于改进滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统研究

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高性能的永磁材料因其价格低廉使得永磁同步电机(PMSM)在汽车、工业控制、航空航天和家用电器等不同领域得到广泛应用。但是电机调速控制需要转子的位置信息,通常在电机轴上安装机械式位置传感器,但机械式位置传感器的成本高,可靠性低,而且在某些应用场合,不适合安装机械式位置传感器。因此,本文研究了基于滑模观测器的控制算法来获取电机的转子信息。本文介绍永磁同步电机的结构,分析了坐标转换原理并建立了数学模型。详细介绍了矢量控制理论,并针对所研究的表贴式永磁同步电机选择了_di(28)0的控制策略。基于SIMULINK搭建了永磁同步电机速度、电流双闭环模型,并在不同的工况下进行了仿真。为后续的无位置控制技术提供了基础模型。针对传统滑模测器存在的抖振、速度估算不精确、反电动势存在高次谐波等问题进行分析,并对传统滑模观测器算法进行优化研究。本文提出了基于改进自适应滑模观测技术与模糊PID相结合的转子位置和电机速度观测方法。改进的滑模观测器采用连续函数代替开关函数来抑制抖振,并采用模糊PID控制代替传统速度环PID调节器。最后,在SIMULINK平台搭建了基于改进滑模观测系统的PMSM矢量控制模型,证明了改进的滑模观测系统的可行性和正确性。在理论研究的基础上,搭建了以DSP芯片作为核心控制芯片的永磁同步电机控制系统的实验平台,完成了软件和硬件的调试。最后,在实验平台的基础上进行了相关实验,验证了算法的可行性和有效性。
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