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《西北工业大学》 2003年
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电动舵机的鲁棒控制研究

骆光照  
【摘要】: 本文主要研究了基于正弦波永磁同步电机(PMSM)及有限转角力矩电机(LATM)驱动的电动舵机的鲁棒控制策略。针对电动舵机存在的易受参数摄动及负载扰动影响、刚度较差的特点,采用鲁棒控制理论,对电动舵机控制系统设计理论及方法进行了深入研究。 本文的主要工作包括以下几个方面: 1.系统描述了两种不同类型的电动舵机的结构、工作原理,分析了其负载特性及机械特性,并着重讨论了铰链力矩对舵机动、静态特性的影响。在此基础上,研究了舵回路的构成及其反馈方式。 2.建立了基于PMSM及LATM不同驱动类型电动舵机的数学模型。研究了PMSM的矢量控制方法,通过分析得出电流矢量解耦实际上一种近似的线性化的静态解耦控制,是一种不完全解耦。 3.系统研究了鲁棒H_∞控制问题。讨论了如何将一个存在参数不确定性的鲁棒H_∞控制问题转化为一个标准H_∞控制问题进行求解的方法,给出了非匹配干扰下的鲁棒H_∞控制问题的一般情形的证明。 4.研究了电动舵机的H_∞鲁棒控制方法。针对H_∞鲁棒控制保守的问题,提出了三种结构的二自由度鲁棒控制策略,从而在保证系统鲁棒性能的基础上提高系统的动态性能,并得到了仿真验证。 5.运用线性矩阵不等式方法,系统分析了标准H_2/H_∞混合控制问题及鲁棒H_2/H_∞混合控制问题,探讨了满足给定的扰动衰减度和性能约束的保性能控制律及最优保性能控制律的设计方法。 6.研究了基于鲁棒H_2/H_∞混合控制理论的电动舵机的控制器设计方法,利用线性矩阵不等式在多目标综合控制问题求解方面的优势,将存在参数摄动及外部扰动时的电动舵机的鲁棒H_2/H_∞混合控制问题转化为线性矩阵不等式问 西北工业大学博士学位论文 题并进行求解。通过合理选择状态变量及定义外部扰动参数,以及对各系数矩 阵参数的调节方法研究,得到了较好的仿真结果。 7.研究了两种PMSM转子位置估计的方法,并进行了仿真验证。探讨了 一种转子初始位置的确定原理及方法。提出了一种改进的基于直流回路母线电 流的相电流、相电压重构方法。 8.设计了电动舵机驱动器硬件,给出了各组成部分的线路原理图。对系统 中采用的空间矢量脉宽调用SVPWM)的原理及生成方法进行了分析及探讨。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273

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