伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的重要驅(qū)動源之一,是工廠自動化不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù).隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,對現(xiàn)代電伺服系統(tǒng)提出越來越高的要求,而以高性能正弦波永磁同步電動機(簡稱PMSM)作為伺服電機的PMSM伺服系統(tǒng)因共具有較傳統(tǒng)的DC伺服系統(tǒng)和普通AC伺服系統(tǒng)優(yōu)越的性能和良好的發(fā)展?jié)摿Χ找孚A得廣泛青睞并已成為當(dāng)前電伺服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展和研究的重點和熱點之一.為此,該文以極具發(fā)展前景的PMSM位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)為研究對象,在綜合分析現(xiàn)代電伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢和借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上,針對發(fā)展高性能PMSM位置伺服系統(tǒng)的需要并結(jié)合控制理論新的發(fā)展,從通過采用先進控制策略改進其控制器性能的角度著手,提出了基于反饋控制、滑模控制、模糊控制等為基礎(chǔ)而集成的智能滑模控制策略,為進一步豐富和發(fā)展PMSM伺服系統(tǒng)的控制策略提出了新的思路和方法.
標(biāo)簽： 永磁同步電動機 位置伺服系統(tǒng) 仿真
上傳時間： 2013-06-12
上傳用戶：郭靜0516
作者在論文中系統(tǒng)地研究了目前新穎的電機伺服控制系統(tǒng)——永磁同步電動機及其數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，探討了永磁電機的各種磁路結(jié)構(gòu)對電機電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)用場合的優(yōu)缺點，最后選擇了表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，建立了手算電磁設(shè)計程序，進行了多方案的優(yōu)選；探討了引起電動機轉(zhuǎn)矩波動的原因和減小波動的措施，采用了一系列諸如分?jǐn)?shù)槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節(jié)距等措施，成功地減小了力矩波動，改善了伺服電動機低速運轉(zhuǎn)特性；在電磁設(shè)計手算的基礎(chǔ)上，首次采用優(yōu)秀的數(shù)學(xué)工具軟件Mathcad2001進行了Windows平臺下的PMSM機輔設(shè)計程序的開發(fā)，增加了可視性，并大大簡化了程序的開發(fā)，提高了設(shè)計效率，快速方便準(zhǔn)確地進行了電機的電磁計算；應(yīng)用先進的AutoCAD 2000繪圖軟件設(shè)計和繪制了全套電機結(jié)構(gòu)圖紙；參加了樣機的全部試驗項目，試驗結(jié)果達到了設(shè)計預(yù)定目標(biāo)，全面滿足了伺服系統(tǒng)用電機的高效率、高功率因數(shù)、小振動、低噪音、低發(fā)熱、動態(tài)性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統(tǒng)部分里，作者探討了永磁同步電動機磁場定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實現(xiàn)；在永磁同步電動機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了基于DSP的永磁同步電動機磁場定向數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的方案，使用了最新推出的電機專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅(qū)動IR2130芯片、軸角／數(shù)字量轉(zhuǎn)換RDC-19222芯片及串行通信轉(zhuǎn)換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊和開發(fā)工具的資料后，對整個系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計，包括編寫和調(diào)試了部分DSP程序，設(shè)計和焊接了部分硬件電路板。這些預(yù)研工作為設(shè)計伺服控制系統(tǒng)數(shù)字化專用控制器打下了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 永磁同步電動機 數(shù)字化 伺服控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
上傳用戶：duoshen1989
該文通過大量的文獻資料閱讀,對永磁同步電機及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的機理,并提出了一套相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導(dǎo)出永磁同步電機的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機理,分析了永磁同步電機與感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對永磁同步電機的要求.(2)在對永磁同步電機運行機理的分析基礎(chǔ)之上,討論了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個控制子模塊的功能和具體的實現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制實驗系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進行了永磁同步電機運行實驗.
標(biāo)簽： 永磁同步電機 轉(zhuǎn)矩 直接控制
上傳時間： 2013-05-29
上傳用戶：diertiantang
近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅(qū)動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負(fù)載特性進行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設(shè)計，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計和調(diào)試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：shwjl
高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細(xì)分析了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負(fù)載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
上傳用戶：yph853211
永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：lifangyuan12
在實際應(yīng)用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設(shè)計時的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復(fù)雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數(shù)學(xué)模型，對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設(shè)計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進控制方法應(yīng)用于永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設(shè)計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實驗結(jié)果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗證了先進控制方法應(yīng)用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
標(biāo)簽： 先進控制 永磁同步電機 性能優(yōu)化
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：shinesyh
隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機變頻驅(qū)動是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動方式上看，直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機負(fù)載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手，詳細(xì)推導(dǎo)了永磁同步電機矢量控制的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了各種電流控制策略特點，提出了采用適合直流壓縮機驅(qū)動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標(biāo)系中應(yīng)用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實現(xiàn)IPMSM反電動勢的觀測，根據(jù)反電動勢計算出電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細(xì)分析了全維狀態(tài)觀測器的極點配置方法，通過將四個極點配置在相同位置，簡輕了計算量，也便于實現(xiàn)。 第三，由于反電動勢估算法在電機低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法，實現(xiàn)了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機參數(shù)測量方法，通過簡單測量和計算，得到系統(tǒng)實現(xiàn)無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證，設(shè)計了以TMS320F2403數(shù)字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺，并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實際的直流壓縮機矢量控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 空調(diào)壓縮機 無傳感器 方法研究
上傳時間： 2013-06-13
上傳用戶：xuanchangri
在現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)中，矢量控制原理以及空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)使得交流電機能夠獲得和直流電機相媲美的性能。永磁同步電機（PMSM）是一個復(fù)雜耦合的非線性系統(tǒng)。本文在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對PMSM本體、d/q坐標(biāo)系向a/b/c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等模塊的建立與組合，構(gòu)建了永磁同步電機控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結(jié)果證明了該系統(tǒng)模型的有效性。
標(biāo)簽： MatlabSimulink PMSM 永磁同步電機
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：liansi
TMS320F2812數(shù)字信號處理器的永磁 同步電機控制系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)
上傳時間： 2015-04-04
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