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基于永磁同步电机的滑模变结构控制与研究

郭文杰  
【摘要】:近年来,国内外对如何更加高效,精确地控制电机都有深入的研究,并取得了很大的进展,而永磁同步电机控制系统的特点为:非线性、多变量、强耦合。因此,传统电机控制方式是基于PID调节器控制,这种控制方式主要缺点在于易受到内部参数与外界环境等因素影响,难以达到高精度的要求。20世纪50年代前苏联学者提出变结构控制理论,其创新点在于系统控制的不连续性。进而由该理论发衍生出一项分支理论—滑模控制。滑模变结构控制主要表现为:控制系统的不固定性,并且在动态响应过程中不断地朝着预定的目标变化。本文以无传感PMSM为研究对象,基于滑模观测器对电机控制系统进行设计,文本主要工作有:首先分析了电机的发展历史和市场前景以及国内外的研究现状和科技成果。紧接着在构建了PMSM的数学模型的基础上,分析了控制算法中涉及到的三种坐标系变换原理;其次介绍滑模变结构控制理论和滑模观测器(SMO)的设计与实现,构建了电流观测器和对转子位置信息和转速信息进行了估算。简单介绍系统的抖振现象以及给出了几种削弱抖振的方法。然后对基于SMO的控制系统分别进行了软件、硬件设计。其中软件设计主要给出了系统流程图,硬件设计主要为控制系统各个模块硬件电路图。文本设计的控制系统主控芯片为TI公司的TMS320F28335。最后通过仿真和实验平台的验证,给出了估算电流、电压、位置信息等波形图,验证了滑模变结构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。最后借助示波器等工具测量出PWM波形,进一步验证了设计方案的合理性和可行性。


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