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永磁同步电机反步法控制策略研究及系统实现

李三东  
【摘要】:永磁同步电机(PMSM)是一种多变量、强非线性、时变被控对象, PMSM的精确的伺服控制由于其速度和电流的非线性耦合以及转矩方程中的非线性而变成一个复杂的问题,为了满足高性能要求,在现有的电机非线性控制方法中,反步法(Backstepping)被理论和仿真证明是一种性能较好的控制方法。 论文从电机的非线性本质出发,研究PMSM的非线性控制系统。首先论文通过严格的理论分析和数学计算,建立了PMSM在dp坐标系下精确的数学模型,基于Matlab建立了PMSM的矢量控制系统,验证了所建立模型的有效性;其次基于反步法思路,在电机所有状态可测的条件下设计了PMSM的全状态反馈控制器,针对电机参数的变化,提出了自适应反步控制器,在只有位置可测的情况下,利用反步技术设计了速度和电流的状态估计器,并提出了输出反馈控制器的设计方法;最后在对以上的控制系统进行了仿真研究与验证以后,基于dSPACE设计开发了PMSM的控制实验平台,对反步控制系统进行了实验验证。结果证明,从电机的非线性本质入手讨论PMSM的高性能控制问题,设计的非线性控制器可以获得较高的伺服控制性能。


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