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永磁同步电机具有功率密度高、起动转矩大、效率高等优点,已越来越多地被应用于各种高性能场合,成为交流伺服系统领域的研究重点。与此同时,随着现代工业的不断发展,工业现场出现了比较复杂的控制系统。在这些复杂的控制系统中,存在数量众多的各种电机,而且这些电机可能分布在分散的地理区域。这就需要引入网络化控制技术对控制系统进行优化和升级。本文正是基于此背景展开深入研究的。
本文主要研究了网络化永磁同步电机伺服系统。在该伺服系统中,控制反馈信息通过共享数据网络进行传输。虽然通过使用共享的网络可以降低伺服系统的安装和维修费用,但是却为系统带来了新的问题。网络中存在的传输时延和数据丢包可能会降低伺服系统的性能,甚至造成系统的不稳定。同时,伺服系统中的转矩负载扰动也会影响系统的性能。本文的主要研究工作如下:
首先,对永磁同步电机伺服系统的矢量控制技术进行了深入的分析。在一些合理的假设下,对永磁同步电机伺服系统矢量控制模型进行数学变换,并将其转化为线性系统模型。
其次,利用Matlab/Simulink软件,搭建了以空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术为核心的永磁同步电机伺服系统仿真平台。在该平台上进行仿真实验,验证了仿真系统的正确性。
随后,将网络化控制系统技术引入到永磁同步电机伺服系统中。通过对系统结构的分析和研究,给出了系统的数学模型。在此数学模型的基础上,运用李雅普诺夫——克拉索夫斯基泛函的方法,以矩阵不等式的形式给出了系统稳定性的充分条件和系统的H∞性能指标。此外,我们在前面分析的基础上为系统设计了转速鲁棒控制器。
最后,在前面搭建的永磁同步电机伺服仿真平台上,对鲁棒控制器的控制效果进行仿真实验。仿真结果表明,该鲁棒控制器能对网络化永磁同步电机伺服系统中的网络时延、数据丢包和电机负载转矩扰动进行有效抑制。