基于扰动观测器的永磁同步电机伺服控制方案研究

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随着电力电子技术,微电子技术以及稀土永磁材料和现代电机控制理论的发展,使得永磁同步电机(PMSM)在交流伺服传动领域得到了广泛的应用。论文首先介绍了课题的背景及意义,在分析PMSM数学模型的基础上,阐明了矢量控制技术的理论和实现方法。本论文主要围绕实现高性能的电流控制、更强的抗扰动能力和对转动惯量变化的鲁棒性及抑制机械谐振而展开,主要工作包括:复合电流控制算法研究;对电机惯量辨识技术的研究;基于惯量辨识和扰动观测器的自适应复合控制算法研究;基于扰动观测器的谐振抑制研究。   讨论PMSM矢量控制的四种电流控制方法,最终选用磁场定向控制方法;设计了包括反电动势补偿及电流微分反馈的复合电流控制。实验结果表明设计的复合控制能很好满足电流环控制的要求。   设计了比例反馈加扰动观测器前馈补偿的速度环复合控制,给出了扰动观测器各个参数的调节规律。仿真和实验结果表明:和变PI控制方案相比,基于扰动观测器控制方案有着更好的动态性能和更强的抗扰动能力。   考虑到电机惯量变化较大的应用环境,采用模型参考自适应辨识惯量,基于惯量辨识和扰动观测器技术设计了自适应复合控制。仿真结果表明,自适应复合控制方案对惯量的变化有着很好的鲁棒性。   针对弹性联结的机械系统,分析了扭振产生的机理,简要分析了当前抑制谐振的几种方法及存在的问题,应用扰动观测器通过改变系统谐振频率构成谐振比控制。仿真结果表明该方法在谐振抑制中的有效性。
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