永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償及參數(shù)辨識(shí)研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)在高性能場(chǎng)合應(yīng)用越來(lái)越廣泛,人們對(duì)伺服系統(tǒng)的控制性能提出了越來(lái)越高的要求。隨著電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、新材料技術(shù)以及電機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展,永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的研究和應(yīng)用取得了巨大的發(fā)展。為了進(jìn)一步提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度、抗干擾性和魯棒性,需要對(duì)系統(tǒng)控制算法進(jìn)行優(yōu)化。永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制性能不僅受到電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確性影響,還受到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化等因素影響。為了使伺服系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,需要對(duì)電機(jī)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行辨

2、識(shí),對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行前饋補(bǔ)償。
　　 本文首先研究了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。分別在三相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,介紹了位置、速度、電流三閉環(huán)矢量控制系統(tǒng),闡述了空間矢量調(diào)制算法的原理,介紹了空間電壓矢量的扇區(qū)劃分、電壓矢量作用時(shí)間,以及開(kāi)關(guān)管切換時(shí)間等問(wèn)題。為實(shí)驗(yàn)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　 其次,介紹了擾動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測(cè)和前饋補(bǔ)償。電機(jī)施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩后,電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不僅包含

3、負(fù)載轉(zhuǎn)矩,還包含由于機(jī)械參數(shù)不準(zhǔn)確引入的擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩,二者合并為擾動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。擾動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)非電物理量,難以直接測(cè)量。運(yùn)用狀態(tài)觀測(cè)器方法,可以較好的觀測(cè)到擾動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。將觀測(cè)結(jié)果前饋到轉(zhuǎn)矩電流中,作為補(bǔ)償項(xiàng),可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能。
　　 再次,分析了基于MIT自適應(yīng)法則的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)和粘滯摩擦系數(shù)辨識(shí)。在影響伺服系統(tǒng)控制性能的因素中,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)重要的因素。本文詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的辨識(shí)方法,在假設(shè)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩短時(shí)間內(nèi)恒定不變

4、的條件下,運(yùn)用自適應(yīng)法則在線辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。同時(shí),加速度作為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和粘滯摩擦系數(shù)辨識(shí)的標(biāo)志條件,需要對(duì)加速度進(jìn)行濾波,本文介紹了一階低通濾波器的設(shè)計(jì)方法。
　　 最后,本文進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所提出的方法的正確性和有效性。應(yīng)用Matlab的SimPowerSystems仿真工具,搭建了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng),并且搭建了算法仿真模塊。仿真結(jié)果顯示,應(yīng)用該方法可以準(zhǔn)確辨識(shí)電機(jī)機(jī)械參數(shù)、觀測(cè)擾動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩.系統(tǒng)經(jīng)轉(zhuǎn)