基于观测器的永磁同步电机控制研究

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1、学校代码10530学号201330111724分类号TP273密级公开硕士学位论文基于观测器的永磁同步电机控制研究学位申请人王亮亮指导教师兰永红副教授学院名称信息工程学院学科专业控制科学与工程研究方向智能控制技术及应用二零一六年四月二十八日Observer-basedControlResearchforPermanentMagnetSynchronousMotorCandidateLiang-LiangWangSupervisorAssociateProf.Yong-HongLanCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramContr

2、olScienceandEngineeringSpecializationIntelligentControlTechnologyandApplicationDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateApril28th.2016湘潭大学学位论衣原创性声明＼本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果．除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重耍贡＇献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意

3、识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：：王话鳥日期足。牌呼月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意＞学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文－被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。渉密论文按学校规定处理。＞【Ｉ。日期＜作者签名：王焉免：文峰仍巧日＊１－＾＾口：日期导师签名＾＾＾；之年牛月巧日？－．．摘要永磁同步电机(PMSM)具有功

4、率密度高，构造简单，可靠性强，控制灵活，以及扭矩大等的特点。随着近年来高性能永磁材料的成功研发，以及电力电子技术的发展和先进控制理论技术的应用，使得永磁同步电机在电动汽车，机器人控制，新能源风力发电等诸多方面获得了广泛地应用。传统的永磁同步电机采用安装传感器和电流表来获得电机转速和电流信息，然而这些装置的安装使得永磁同步电机的成本增加，同时也使得其可靠性降低，而且系统内外部环境等条件限制了传感器的使用。为此，本文提出基于观测器的永磁同步电机控制方法，主要的工作如下：1．基于LMI的永磁同步电机观测器设计。针对d-q坐标系下永磁同步电机数学模型，采用李亚普诺夫方法，依据控制理论稳定

5、性原理，给出全阶观测器误差动态系统渐近稳定的充分条件。此外，将所提出的设计方法扩展到降阶观测器非线性系统的设计，得到基于LMI全部的稳定条件。通过数值仿真，实验验证该方法的有效性。2．基于观测器的永磁同步风力发电机滑模控制。针对d-q坐标系下混沌状态永磁同步风力发电机数学模型，构造全维Luenberger观测器，得到状态的动态误差方程。进一步，将观测器和滑模控制结合设计，并利用滑模控制理论，实现系统控制器的设计。根据Lyapunov稳定性理论，获得系统稳定的充分条件。最后，通过数值仿真实验，验证该方法的有效性。3．基于观测器的永磁同步电机反推控制。针对d-q坐标系下永磁同步电机数

6、学模型，利用永磁同步电机定子q轴电流，构造Luenberger观测器。然后，通过线性矩阵不等式(LMI)处理技巧获得观测器增益，进而获得电机转速和d轴电流估计值。进一步，利用反推控制原理集成设计闭环系统控制器，实现电机转速输出对期望输出信号的高精度跟踪。最后，通过数值仿真实验，验证该方法的有效性。关键词：永磁同步电机，线性矩阵不等式，滑模控制，观测器，反推控制IAbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasthecharacteristicsofhighpowerdensity,simplestructure,highreliab

7、ility,flexiblecontrol,andlargetorque..Inrecentyears,withthesuccessofresearchabouthighperformancepermanentmagneticmaterialsandtheapplicationofthepowerelectronictechnologyaswellasthedevelopmentofadvancedcontroltheoryandtechnology,thepermanentma