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基于反推自适应控制的永磁同步电机摩擦力矩补偿策略

作　者: 刘锐
导　师: 史婷娜
学　校: 天津大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 永磁同步电机摩擦力矩自适应控制反推稳定性分析
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、运行可靠等特点，在航空航天、工农业生产等众多领域发挥重要作用。永磁同步电机伺服系统低速运行时，受摩擦力矩非线性特性影响，系统出现爬行现象，严重影响电机低速性能。本文在现有摩擦力矩研究成果基础上，对摩擦力矩模型开展研究。分析表明，摩擦力矩在电机高速运行时与转速近似成线性关系，对电机系统影响不显著；在低速时，表现出强烈的非线性，使转速出现脉动现象。本文根据永磁同步电机数学模型及LuGre摩擦力矩模型，对摩擦力矩和负载力矩进行分离，从转速方程出发，结合自适应控制和反推设计法，引入虚拟控制器概念，设计反推自适应转速控制器和电流控制器，采用Lyapunov稳定性理论对反推自适应转速控制器和电流控制器进行稳定性证明和参数设计，实现对摩擦力矩的针对性补偿。根据理论分析结果，对反推自适应控制器进行仿真分析。结果表明，新控制器对摩擦力矩有一定的补偿作用，可缓解电机低速转速的脉动现象。在此基础上，搭建基于交-直-交变频器的永磁同步电机速度控制实验平台，完成永磁同步电机反推自适应调速系统程序设计和实验验证。实验结果表明，本文设计的反推自适应控制器在满足系统性能指标的同时，可有效削弱摩擦力矩对永磁同步电机低速运行性能的不利影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-14
  1.1 课题研究背景及意义  7-8
  1.2 永磁同步电机摩擦力矩补偿策略研究现状  8-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第二章摩擦力矩对PMSM调速系统性能影响分析  14-31
  2.1 PMSM调速系统  14-18
  2.2 摩擦力矩特性分析  18-24
  2.3 摩擦力矩对调速系统性能影响  24-30
    2.3.1 高速运行  25-27
    2.3.2 低速运行  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 PMSM调速系统反推自适应摩擦力矩补偿策略  31-54
  3.1 自适应控制与反推设计法  31-37
  3.2 摩擦力矩反推自适应补偿策略  37-42
    3.2.1 转速控制器  38-40
    3.2.2 电流控制器  40-42
  3.3 摩擦力矩反推自适应补偿策略稳定性分析  42-47
  3.4 摩擦力矩反推自适应补偿策略仿真分析  47-53
    3.4.1 高速运行  48-50
    3.4.2 低速运行  50-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章反推自适应摩擦力矩补偿策略实验研究  54-67
  4.1 系统结构  54-56
  4.2 PMSM摩擦力矩模型参数测量  56-57
  4.3 摩擦力矩补偿策略程序设计  57-61
    4.3.1 转速控制器设计  58-59
    4.3.2 电流控制器设计  59-61
  4.4 实验结果及分析  61-66
    4.4.1 高速运行  61-63
    4.4.2 低速运行  63-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-68
参考文献  68-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
致谢  77

基于反推自适应控制的永磁同步电机摩擦力矩补偿策略

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