基于扩张状态观测器的永磁同步电机-硕士论文.doc

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1、学校代码：分类号：密级：UDC：学号：基于扩张状态观测器的永磁同步电机伺服控制方法研究研究生姓名：导师姓名：教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称控制科学与工程论文答辩日期年月日二级学科名称控制理论与控制工程学位授予日期年月日答辩委员会主席评阅人20年月日东南大学硕士学位论文基于扩张状态观测器的永磁同步电机伺服控制方法研究研究生姓名：导师姓名：教授申请学位级别工学硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期论文答辩日期2009年月日摘要摘要随着电力电子、微电子技术、交流调速系统和现代控制理论的发展，交流同步电机调速

2、方案中的一些关键问题得到了解决，使得交流电机调速系统应用到更多的领域。由于具有高功率密度、小转动惯量等优点，永磁同步电机在交流伺服系统中得到越来越多的应用。本文主要对永磁同步电机伺服系统的控制方案、自抗扰控制技术理论进行简要的介绍,以及自抗扰控制技术在永磁同步电机调速系统中的应用进行了较为深入的研究。主要工作包括自抗扰控制理论的介绍、基于永磁同步电机速度环简化自抗扰控制器和电流环简化自抗扰控制器的仿真与实验研究、基于电流环采用简化自抗扰加前馈控制算法的仿真与实验研究、基于速度环变增益自抗扰控制算法的实验研究等。论文首先介绍了当前交流伺

3、服控制系统的研究背景，简单扼要的分析了矢量控制原理，介绍了永磁同步电机伺服系统的几种重要的控制算法的特点。接着介绍了永磁同步电机的数学模型以及基于矢量控制的永磁同步电机伺服系统的总体结构、硬件结构以及DSP芯片TMS320F2808，然后对永磁同步电机伺服系统实验平台进行简要说明。在对自抗扰控制原理介绍以后，设计出永磁同步电机自抗扰控制器，并对其参数调整规律进行了深入的研究。和合作公司采用变PI控制算法相比，采用简化自抗扰控制方案时系统性能有着更好的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。然后，基于基本简化自抗扰算法存在的不足，Q轴电流环控制

4、器采用前馈补偿来弥补不足。电流环控制器采用简化自抗扰加前馈的复合控制后，虽然Q轴电流给定和电流反馈之间的误差减小，但是系统的超调和稳态波动稍微变大，为此本文提出了速度环采用线性变增益自抗扰控制算法。实验结果表明，采用线性变增益自抗扰控制算法时，系统的稳态波动和超调都有了明显的改善。关键词：永磁同步电机，交流调速系统，自抗扰控制，矢量控制，扩张状态观测器，前馈控制，复合控制，变增益IAbstractAbstractWiththerapidprogressinpowerelectronictechnology,microelectroni

5、ctechnology,speedregulationsystemandmoderncontroltheory,someofthekeyproblemsofpermanentmagneticsynchronousmotor(PMSM)ACservosystemsweresolved.AndACmotorspeedregulationsystemsaremoreandmorewidelyusedinrealindustry.Duetotheadvantagesofhighpowerdesity,hightorque-to-current

6、radioandfriendlymaintenance,thePMSMhasgainedwidespreadacceptanceinnumericalcontrolmachinetools,robotsandsoon.AndtheresearchonthecontrolalgorithmsofPMSMsystemattractsgreatattentionofresearchersandengineers.Inthispaper,thecontrolstrategiesofPMSMservosystemandtheprincipleo

7、factivedisturbancerejectioncontrolorautodisturbancerejectioncontrol(ADRC)thoetyareintroduced,andtheapplicationofactivedisturbancerejectioncontrolalgorithmusedinPMSMspeedregulationsystemarestudiedfurtherly.Themaintasksofthisthesiscontainsthattheintroductionoftheprinciple

8、sofacitivedisturbancerejectioncontrol,thesimulationandexperimentalstudiesoftheactivedisturbancerejectioncontro