永磁同步电机伺服系统的位置环建模与时延鲁棒控制

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文永磁同步电机伺服系统的位置环建模与时延鲁棒控制学位申请人：熊磊学科专业：控制科学与工程指导教师：朱其新教授副指导教师：张永贤副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的

2、地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________摘要永磁同步电机伺服系统的位置环建模与时延鲁棒控制摘要伺服系统又称为位置随动系统，主要实现执行机构对给定位置指令地准确跟踪，对于定位精度和动态性能有着很高的要求。目前，在高精度的伺服控制系统中，永磁同步电机以其优越的性能成为伺服系统中执行机构应用的主流。本文主要在永磁同步电机

3、伺服系统二环结构的基础上，二环即位置环和电流环，对其位置环控制器的研究，目的是为了使系统具有良好的动态品质，鲁棒性及抗干扰能力。首先，根据永磁同步电机伺服系统内部运行机理，建立了永磁同步电机其位置环被控对象的高阶模型，区别于传统的二阶模型，建立的高阶模型能更真实地反映实际系统的物理特征，根据二阶模型和高阶模型分别设计出了位置环PID控制器，通过对比采用相应PID控制器的伺服系统的仿真结果，验证了所建立的高阶模型的有效性。然后，在此高阶模型的基础上，运用H控制理论，基于位置误差，提出了H混合灵敏度位置控制策略，与传统的PID控制方法对

4、比，设计出的位置环高阶混合灵敏度控制器能使系统更快地跟踪给定位置信号，并且具有更好地抗参数摄动及干扰的能力。再者，通过选取合适的状态反馈控制变量如速度、位置及位置误差积分等，运用H控制理论，设计了基于状态反馈的H鲁棒位置控制器，此时鲁棒控制器为各状态反馈控制变量的线性叠加，与高阶混合灵敏度相比更加容易实现，并且鲁棒性和抗干扰能力更强。最后，在永磁同步电机伺服系统存在延迟的情况下，提出了预估观测器来补偿系统延迟对H状态反馈鲁棒控制系统的影响，减小了延迟造成的系统相位滞后，提高了系统的鲁棒性。关键词：永磁同步电机，位置环控制器，H鲁棒

5、控制，预估观测器，时延系统AbstractTHEMODELINGOFPOSITIONLOOPPLANTANDDELAY-DEPENDENTROBUSTCONTROLFORPERMANENTMATNETSYNCHRONOUSMOTORSERVOSYSTEMAbstractServosystemwhichisalsocalledaspositionfollowingsystemismainlyrealizedtomaketheoperationpartfollowthegivenpositionaccurately,anditsdeman

6、dofperformanceandlocationaccuracyisveryhigh.Now,inhigh-accuracyservosystem,permanentmagnetsynchronousmotorrelyingonitssuperiorperformancehasbeenbecomingthetrendintheapplicationofoperationpart.Basedonthetwoloopstructureofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)servosysteminc

7、ludingcurrentloopandpositionloop,thestudyofpositionloopisproposedtoimprovethepositioncontrolperformanceofthePMSMservosystem.Firstly,themethodofmechanismmodelingistobeusedtogetthehigher-orderplantmodelofpositionloop.Thehigher-orderplantmodelwhichcantrulyreflecttheactualph

8、ysicalcharacteristicsoftheservosystemisdifferentfromthesecond-orderplantmodelgettingfromtheequationofmo