永磁同步電機(jī)自抗擾伺服控制研究

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1、密級(jí)：中圖分類(lèi)號(hào)：碩士學(xué)位論文永磁同步電機(jī)自抗擾伺服控制研究研究生：范婷導(dǎo)師：郭小定學(xué)科：控制科學(xué)與工程研究方向：電力電子與電氣傳動(dòng)2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterPermanentmagnetsynchronousmotorservocontrolresearchsincetheimmunityCandidate：TingFanSupervisorandRank：XiaodingGuoProfessor永磁同步電機(jī)自抗擾伺服控制研究學(xué)位類(lèi)型學(xué)術(shù)

2、型學(xué)位作者姓名范婷作者學(xué)號(hào)13010401006學(xué)科（專(zhuān)業(yè)學(xué)位類(lèi)別)控制科學(xué)與工程研究方向（專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域)電力電子與電氣傳動(dòng)導(dǎo)師姓名及職稱(chēng)郭小定教授實(shí)踐導(dǎo)師姓名及職稱(chēng)所在學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院論文提交日期2018年6月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。

3、作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要永磁同步電機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)PMSM)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、功率因數(shù)高、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，在高檔數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、新能源汽

4、車(chē)、醫(yī)療器械等高精度、高性能控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于控制性能的不斷提升，在復(fù)雜工況條件下也需保證高效運(yùn)行，但永磁同步電機(jī)是一個(gè)高階、強(qiáng)耦合、非線性、時(shí)變的對(duì)象，在復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程中，還存在很多不確定的內(nèi)外擾動(dòng)，這對(duì)PMSM的控制效果會(huì)產(chǎn)生不利影響，制約著高性能伺服系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用。本文采用自抗擾控制策略對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行伺服控制，對(duì)控制環(huán)路中的速度環(huán)和位置環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，改善了PMSM伺服控制的性能。本文首先介紹了永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的研究意義和現(xiàn)狀，并對(duì)自抗擾控制技術(shù)控制機(jī)制以及研究

5、現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，其次，介紹永磁同步電機(jī)在三種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和矢量控制原理，奠定控制環(huán)路算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。針對(duì)速度信號(hào)可采用傳感器進(jìn)行測(cè)量以及降低自抗擾控制器中狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)壓力的考慮，提出對(duì)自抗擾控制器中擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行降維改進(jìn)，設(shè)計(jì)出速度環(huán)降階自抗擾控制器，然后對(duì)速度環(huán)控制器的進(jìn)行性能分析，并在MATLAB中對(duì)永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)建模，對(duì)線性自抗擾控制和降階自抗擾控制算法進(jìn)行對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證算法的有效性和合理性。伺服系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部、外部擾動(dòng)在經(jīng)過(guò)速度環(huán)控制后仍會(huì)對(duì)位置環(huán)控制產(chǎn)生影

6、響，為提高位置環(huán)抗擾性能，在第二章的基礎(chǔ)上我們對(duì)伺服系統(tǒng)的位置環(huán)采用降階自抗擾控制器，同時(shí)，為提高位置環(huán)跟隨性能，在位置環(huán)降階自抗擾控制器中加入微分前饋控制，然后對(duì)位置環(huán)控制器進(jìn)行性能分析，并在MATLAB中對(duì)比例和復(fù)合前饋控制的降階自抗擾控制算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，并驗(yàn)證算法的有效性和合理性。最后，本文以TI公司的TMS320F28069為控制核心,詳細(xì)介紹了永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的硬件平臺(tái)搭建以及系統(tǒng)控制軟件模塊算法的設(shè)計(jì)流程，并在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)本文所設(shè)計(jì)的速度環(huán)、位置環(huán)控制算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析

7、，為今后進(jìn)一步研究工作奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：永磁同步電機(jī)；伺服系統(tǒng)；降維觀測(cè)器；降階自抗擾控制；矢量控制iABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasthecharacteristicsofsimplestructure,stableoperation,highpowerfactor,widespeedrange,andiswidelyusedinhigh-precision,high-performancecontrolfieldssuchashig

8、h-endnumericalcontroltechnology,robotics,newenergyvehiclesandmedicalequipment.Withthecontinuousimprovementofcontrolperformanceinmodernindustrialproduction,weneedtoensureefficientoperationundercomplexoperatingconditions.Whilepermanentmag