永磁同步电机电流预测控制方法研究

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1、中图分类号：TM341论文编号：102870316-S211学科分类号：081105硕士学位论文永磁同步电机电流预测控制方法研究研究生姓名嵇越学科、专业导航、制导与控制研究方向电机控制指导教师薛雅丽副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月课题资助项目：国家自然科学基金（61473145）NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearcho

2、nCurrentPredictiveControlforPermanent-MagnetSynchronousMotorAThesisinNavigation,GuidanceandControlbyJiYueAdvisedbyAssoiateProfessorXueYaliSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在

3、导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要永磁同步电机因其高效率、高功率密度、运

4、行可靠以及维护方便等优点，在工业机器人、数控机床和航空航天等高性能伺服场合得到了广泛的应用。在某些高性能场合，往往要求快速的转矩响应以保证整个系统的高动态性能，处于最内环的电流控制器性能就成为影响伺服系统整体性能的关键因素，需要对其控制方法进行研究。预测控制是一种从工业应用中发展起来的控制算法，因动态响应快而引广泛关注，但该控制方法在永磁同步电机中的应用还没有成熟，这也是本文研究的初衷。本文首先介绍了伺服系统结构以及永磁同步电机发展概况，在不同的坐标系下对永磁同步电机的数学模型进行了分析，并指出造成

5、电机模型非线性的原因，通过仿真和测试获得了永磁同步电机的参数，建立了其非线性模型。在此基础上，分析了永磁同步电机的矢量控制技术，设计了PI控制器参数。然后，研究了永磁同步电机的电流模型预测控制和无差拍预测控制，在这两种控制算法上进行了分析和改进，模型预测控制的动态响应性能快，和传统控制方法相比省去了SVPWM环节，但其电流纹波大，稳态性能较差。无差拍预测控制将无差拍的思想应用于预测控制中，控制算法简单，易于工程实现，可以获得较快的动态响应和稳态精度，本文对该算法的稳定性进行了详细分析。最后，本文通过

6、MATLAB/Simulink对文中的控制算法进行了仿真，并在以TMS320F28335为核心的平台上对PI控制和无差拍预测控制的控制效果进行了实验对比，仿真和实验结果验证了算法的可行性和有效性，和理论分析一致，达到了预期的效果。关键词：永磁同步电机，电流控制，模型预测控制，反馈校正，无差拍预测控制，输入校正I永磁同步电机电流预测控制方法研究ABSTRCTForthefeaturesofhighefficiency,highpowerpervolume,highreliabilityandeasym

7、aintenance,permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasbeenwidelyusedinsomeindustrialapplications,suchasindustrialrobots,numericalcontrolmachineandaircrafts.Insomeoccasionswithhighperformancerequirements,fasttorqueresponseisoftenneededtoensurethedynamicsof

8、thewholesystem.Asaresult,theperformanceofcurrentcontroller,whichisintheinnerloop,isthekeyoftheservosystem.It’squitenecessarytoinvestigatethecurrentcontrolstrategy.Duetoitshighperformance,predictivecontrolhasattractedextensiveattentionre