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永磁交流伺服控制系统的性能研究

作　者: 陈严锋
导　师: 王慧贞
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: PMSM交流伺服系统矢量控制改进PID控制转动惯量识别负载观测器 MCU DSP
分类号: TM921.541
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着现代工业生产方式日益自动化发展的需要,对作为其中重要组成部分的现代电伺服系统提出越来越高的性能和技术要求,而正弦波永磁同步电动机(PMSM),因其卓越的性能已日渐成为电伺服系统执行电动机的“主流”。因此研究和开发高性能交流永磁同步电机的伺服系统有着十分重要的现实意义。本文首先给出了永磁同步电机的数学模型,在分析了永磁同步电动机矢量控制原理的基础上,确立了基于转子磁场定向矢量控制的实施方案。接着建立了基于MATLAB/Simulink永磁交流位置伺服系统的仿真模型,研究了几种改进型的PID控制在速度调节器和位置调节器中的应用。仿真和实验结果均表明改进的PID控制有效地改善了速度环和位置环的动态响应性能。为提高伺服系统的鲁棒性,本文研究了一种基于模型参考的二分参数识别法在电机转动惯量辨识中的应用,并利用识别的转动惯量值对速度调节器的系数进行在线调整。同时为提高系统抗负载扰动的能力,本文构建了一个负载转矩识别观测器对系统的负载扰动进行补偿。仿真表明引入转动惯量识别和负载观测器能够增强伺服系统中速度环的鲁棒性和抗负载扰动的性能。在理论和仿真分析的基础上,本文在基于MSP430F149 MCU与TMS320LF2407 DSP的永磁交流伺服系统的实验平台上设计了一套完整的人机界面,其中包含系统的在线控制、状态监视、指令和运行系数备份等;给出了详细的永磁交流伺服系统电流环、速度环和位置环的实验波形。由实验结果可以看出,此数模结合的永磁交流伺服系统不仅具备良好的人机交互界面,而且具有较好的动静态性能、较宽的调速范围和较强的带载能力。其实验结果验证了前面的理论和仿真分析。

永磁交流伺服控制系统的性能研究

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