基于卡爾曼濾波器的交流伺服系統(tǒng)低速控制研究.pdf

1、高性能的永磁同步電機伺服系統(tǒng)在工廠自動化、數(shù)控加工以及機器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,國內(nèi)外很多科研機構(gòu)在進行深入的研究和開發(fā).該文以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心、以IPM作為功率元件開發(fā)了一套永磁同步電機伺服驅(qū)動裝置,并進行了試驗調(diào)試,同時在提高伺服系統(tǒng)的低速性能方面進行了理論和仿真研究.該文首先在分析永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,闡述了永磁同步電機矢量控制基本原理;對正弦波調(diào)制技術(shù)(SPWM)和空間矢量調(diào)制技術(shù)(SVPWM)兩種脈寬調(diào)

2、制策略進行了詳細的分析和對比研究,給出了基于DSP的數(shù)字化實現(xiàn)方法.然后介紹了所設(shè)計的伺服驅(qū)動器的硬件框架,重點介紹了DSP最小系統(tǒng)、電流檢測電路、位置檢測電路和以IPM為核心的主電路;進一步介紹了控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),給出了詳細的軟件流程圖;針對系統(tǒng)電流環(huán)響應(yīng)性能和速度響應(yīng)性能作了大量的實驗研究,從實驗結(jié)果看出,高速時系統(tǒng)速度具有很好的響應(yīng)性能,低速時速度響應(yīng)性能較差,表現(xiàn)為速度有較大的脈動.伺服系統(tǒng)控制精度很大程度上依賴于系統(tǒng)的低速性

3、能,提高伺服系統(tǒng)低速時的動靜態(tài)性能對整個伺服系統(tǒng)具有重大的意義.基于此,該文把擴展的卡爾曼濾波(EKF)技術(shù)應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)的低速控制,完成系統(tǒng)初始磁極位置角的辨識以及低速下電機轉(zhuǎn)速的估計,在高速時,仍采用光電編碼器獲取電機轉(zhuǎn)速.該文在Matlab環(huán)境下對帶有EKF的交流伺服系統(tǒng)進行了仿真,結(jié)果表明,采用EKF技術(shù)進行低速的輔助檢測可以提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和位置的動靜態(tài)響應(yīng)性能,特別是低速時具有較好的轉(zhuǎn)角跟蹤性能和轉(zhuǎn)速跟蹤性能,基于以上策略,