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无刷直流电机调速系统滑模变结构控制研究

作　者: 祝捷
导　师: 高宪文
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无刷直流电动机调速系统滑模控制数字信号处理器鲁棒性仿真
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 215次
引　用: 1次
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内容摘要

在调速系统中,由于电动机本身和负载的非线性等因素的影响,采用传统控制策略在实际应用时往往难以获得理想的性能指标。滑模控制具有很好的鲁棒性,为高性能调速控制系统的设计提供了新的思路。本文主要对滑模控制策略及其在调速系统中的应用进行研究。在分析文献的基础上,总结了滑模变结构控制的发展历史和特点,详细讨论了滑模变结构控制的基本概念、基本定义和设计方法,并设计了一种改进的滑模控制策略。分析了无刷直流电机的工作原理和特性,建立了无刷直流电机的数学模型,分别基于常规PID控制及基于改进的滑模控制设计了无刷直流电机调速控制器,进行了分析和仿真研究,结果表明该控制系统具有响应快、鲁棒性好等优点,其动、静态性能均优于常规PID控制。设计了基于DSP的无刷直流电机调速系统硬件平台,利用DSP处理数据的高速性,提高了控制策略的实时性。初步完成了滑模控制算法在无刷直流电机调速系统中的应用,给出了实验数据和实验波形并对实验结果进行了分析。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 无刷直流电动机调速系统概述  9-12
  1.3 滑模变结构控制理论概述  12-16
    1.3.1 滑模变结构控制理论的发展历史  13-14
    1.3.2 滑模变结构控制理论的研究现状  14-16
  1.4 本文主要工作  16-17
第二章滑模变结构控制系统分析  17-29
  2.1 基本概念  17-24
    2.1.1 滑动模态  17-20
    2.1.2 动态品质及趋近律仿真  20-23
    2.1.3 不变性和鲁棒性  23-24
    2.1.4 稳定性  24
  2.2 滑模控制的切换函数设计  24-28
    2.2.1 极点配置法  25-26
    2.2.2 二次型最优法  26-28
  2.3 小结  28-29
第三章原理分析与建模  29-39
  3.1 无刷直流电动机原理分析  29-33
    3.1.1 结构和特点  29-30
    3.1.2 工作原理  30-33
  3.2 无刷直流电动机的数学模型  33-37
    3.2.1 电动机模型的基本方程  33-35
    3.2.2 电动机的工作特性  35-37
  3.3 转矩脉动分析  37
    3.3.1 谐波对转矩脉动的影响  37
    3.3.2 电流换相对转矩脉动的影响  37
  3.4 小结  37-39
第四章控制策略研究  39-49
  4.1 无刷直流电动机调速系统  39-41
  4.2 PID控制策略  41-43
  4.3 改进的滑模控制策略  43-48
    4.3.1 控制律设计  44-46
    4.3.2 MATLAB仿真与分析  46-48
  4.4 小结  48-49
第五章滑模控制实验  49-63
  5.1 系统硬件设计  49-52
    5.1.1 DSP芯片  49-50
    5.1.2 PWM波形的产生  50-52
    5.1.3 转子位置检测  52
  5.2 系统软件设计  52-54
    5.2.1 主程序  52-53
    5.2.2 捕获中断  53
    5.2.3 ADC中断  53-54
  5.3 主要设备  54-55
  5.4 实验结果  55-60
    5.4.1 常规PID控制策略  55-57
    5.4.2 改进的滑模控制策略  57-60
  5.5 实验结果分析  60-61
  5.6 小结  61-63
第六章总结  63-65
参考文献  65-69
致谢  69

无刷直流电机调速系统滑模变结构控制研究

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