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永磁同步电机伺服系统矢量控制的研究

张杰  
【摘要】: 随着电力电子技术、微处理器和控制理论的发展,交流伺服系统被广泛应用在工业控制和家用电气等领域,伴随而来的是人们对伺服系统的控制性能要求越来越高。由于永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、调速范围广、动静特性好等优点,目前以数字信号处理器为控制核心、采用高性能控制策略的永磁同步电机伺服系统成为高精度、高性能要求的伺服驱动领域的发展趋势。 本文首先阐述了矢量控制的原理及控制策略,确立了基于id=0转子磁场定向控制方式和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术的三闭环永磁同步电机矢量控制系统的实施方案。并在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型,采用PI控制进行了仿真验证,结果证明了该方案的可行性。由仿真波形可以看出采用传统PI控制,系统定位精度不是很理想。 然后,本文就传统PI控制位置超调比较大的问题,针对永磁同步电机伺服系统的非线性和时变性,提出了参数自整定模糊-PI控制。对伺服系统中的位置控制器采用模糊-PI控制,并进行了深入的分析和设计研究。本文对位置控制器分别采用传统PI控制和参数自整定模糊-PI控制,就伺服系统的定位精度和抗干扰性进行了仿真对比,并对仿真结果进行了比较分析,仿真结果表明伺服系统中的位置控制器采用参数自整定模糊-PI控制比采用传统PI控制位置超调小、抗负载扰动能力强,具有明显的优越性,参数自整定模糊-PI控制策略能够基本满足位置伺服系统高性能的要求。 最后,以TMS320F2812 DSP为控制核心设计了永磁同步电机伺服系统硬件电路,并在CCS环境下开发设计了该控制系统软件。以硬件平台为基础,进行了系统调试,实验结果验证了该系统的可行性。


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