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基于自适应模糊的永磁同步电机直接转矩控制

肖石伟  
【摘要】: 永磁同步电动机因其体积小、重量轻、效率高、输出转矩大、功率密度大、维护简单方便等诸多优点,在众多应用伺服电机,尤其在高转矩响应,高精度要求的场合中,逐渐成为实用价值高的最佳选择。而直接转矩控制方式具有结构简单、算法易实现,动态响应迅速等特点。因此,永磁同步电机直接转矩控制已成为现代交流传动领域的研究热点。 本文以永磁同步电机直接转矩控制作为研究的主要课题,首先讨论了永磁同步电机的结构及分类,介绍了它的应用前景,并综述了永磁同步电动机控制技术的发展状况及算法的研究现状。在分析永磁同步电机三相与两相坐标变换的基础上,给出了它的简化数学模型和运动方程。接着探讨了直接转矩控制在永磁同步电机上的应用理论基础,分析了永磁同步电机常规直接转矩控制系统存在转矩脉动大、抗干扰能力弱以及鲁棒性不好等问题的原因。 针对此类问题,提出了一种新的基于自适应模糊理论的直接转矩控制方法。该方法特点之一为基于模糊理论进行空间矢量的选择,磁链误差以及转矩误差经过模糊化处理、模糊运算,以及解模糊得到当前需要施加的电压空间矢量。该方法特点之二为采用自抗扰控制器取代传统的速度环PID控制器,通过设置理想的速度过渡过程,并对负荷转矩进行实时“状态”估计,从而得到了精确的转矩参考信号。最后,借助于MATLAB/SIMULINK工具建立了完整的系统仿真模型,对基于自适应模糊的永磁同步电机直接转矩控制系统进行了仿真实验。仿真结果验证了本课题所提出的新控制策略的可行性,通过与常规直接转矩控制方法的对比仿真,表明新的控制方法明显优于常规方法,不仅在减少永磁同步电机的转矩脉动上有良好的表现,其抗干扰能力以及鲁棒性都有了较大的改善,提高了系统的实用性和静动态品质,具有较强的使用价值。


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