永磁同步电机转速控制系统的分数阶控制策略研究

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1、硕士学位论文永磁同步电机转速控制系统的分数阶控制策略研究刘传国指导老师高远专业名称控制理论与控制工程学科门类工学论文提交日期2015.05.23分类号密级公开UDC学校代码10594硕士学位论文题目永磁同步电机转速控制系统的分数阶控制策略研究英文题目ResearchonFractional-orderControlStrategiesforPermanentMagnetSynchronousMotorSpeedServoSystem姓名刘传国专业名称控制理论与控制工程学科门类工学指导老师高远论文提交日期2015.05.23论文答辩日期2015.05.31答辩委员会主席蔡启仲论文评阅人罗文广张群

2、英刘电霆独创性声明本人郑軍声明，：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成所取得的成果，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表。除文中已经巧明引用的内容外或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承扭苗．資．２５作者签名；传固日期刘手广西科技大学摘要摘要永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotors,PMSM)是一种新型的交流电机，代表着转速控制系统新的发展方向，在工业生产、新能源电动汽车等领域有着广泛的前景。迄今，人们提出了许多PMSM转速控制方法，但

3、这些方法各有优缺点。因此，为提高PMSM转速控制系统转速输出的动静态性能和控制鲁棒性，必须实施先进的控制策略或方法。最近四年，已有研究报道表明，若PMSM实施分数阶的控制方法，可有效增强PMSM调速控制系统的抗负载扰动能力，降低转速波动现象。这为探索高性能的PMSM转速控制系统，提供了一种新的控制策略研究思路。因此，本课题针对PMSM的控制问题，主要开展如下两个颇具创新性的研究工作：1、基于分数阶自适应转速估计的PMSM无传感器控制研究以实际PMSM本身作为参考模型，通过建立定子电流的可调模型，结合可调模型与参考模型间的定子电流误差方程，并根据分数阶系统的稳定性条件和Lyapunov函数稳定性

4、理论，推导出PMSM转速的分数阶自适应估计律。仿真结果表明：相比整数阶自适应估计情形，即使在电机参数不确定性时变、负载转矩跳变以及大范围调速的条件下，分数阶自适应转速估计方法能对PMSM实际转速实现更为精准的估计逼近，从而保证PMSM无传感器转速控制系统获得更优的转速输出性能和抗干扰能力。2、PMSM的双闭环分数阶控制策略研究鉴于电流环的控制器是PMSM调速伺服系统中的一个关键，对提高响应速度和控制系统性能方面有着重要作用。研究提出一种PMSM的双闭环分数阶控制策略，其中电流环和转速环分别采用分数阶微分-积分控制和分数阶比例-积分控制。工作首先建立PMSM双闭环分数阶控制系统的数学模型，然后采

5、用控制系统频域设计理论和功率因数性能指标优化方法，分别设计出速度环和电流环的分数阶控制器，并分析控制系统的鲁棒性。仿真结果证明，相比整数阶控制方法，即使在高转速、负载突变的情况下，该双闭环分数阶控制方法不仅能使电机获得更优的转速控制动态性能和鲁棒性，且提高了PMSM控制系统的运行效率。研究结果为探索高性能的PMSM转速控制系统的控制策略、提高电机转速输出性能和鲁棒性提供了有用的方法参考。关键词：PMSM；速度控制；分数阶控制；速度估计；矢量控制；鲁棒性I广西科技大学硕士学位论文AbstractAbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isanew

6、typeofACmotor,whichrepresentsthedevelopmentofspeedservosystem.Sofar,peoplehaveputforwardmanycontrolmethodsforPMSMspeedservosystem.However,eachmethodhasrespectivemeritsandfaults.InordertoimprovethecontrolperformancesofPMSMsystem,weneedtoputforwardnewcontrolmethods.Inrecentfouryears,thereareafewrelate

7、dresultsonthefractional-ordercontrolPMSM.Comparingwiththeintegral-ordercontrolmethods,theseliteraturesdemonstratethatthefractional-ordercontrolmethodscanobtainbettercontrolperformancesofPMSMthroughfur