無位置傳感器感應(yīng)電機伺服系統(tǒng)的研究.pdf

1、交流感應(yīng)電機因其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護方便，并且通過采用先進的控制技術(shù)可具備良好的靜、動態(tài)性能，因而在高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。伺服驅(qū)動系統(tǒng)需要快速的動態(tài)響應(yīng)，良好的抗干擾能力以及對參數(shù)變化具有魯棒性，而影響這些因素的關(guān)鍵之一就是位置/速度傳感器。所以，電機無位置/速度傳感器控制已成為一個研究的熱點。 本文以TI公司的數(shù)字信號處理器(DSP) TMS320LF2407A芯片為核心，采用轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制(FOC)理論，以

2、及擴展的卡爾曼濾波(EKF)算法，設(shè)計了一種基于DSP的無位置傳感器伺服感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下： 首先，介紹了伺服感應(yīng)電機控制技術(shù)的發(fā)展和無位置傳感器控制的研究現(xiàn)狀，在分析和比較幾種控制策略后，選擇了以擴展的卡爾曼濾波算法為基礎(chǔ)，基于轉(zhuǎn)子磁場定向的無位置傳感器矢量控制作為系統(tǒng)的開發(fā)方案。 其次，論述了矢量控制的原理，以交流感應(yīng)電機在三相靜止坐標(biāo)系下的動態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換

3、得到在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進行了分析，實現(xiàn)交流電機定子電流的有效解耦。本文還著重闡述了擴展的卡爾曼濾波算法原理，導(dǎo)出了感應(yīng)電機在α-β坐標(biāo)系下的擴展卡爾曼模型。采用擴展的卡爾曼濾波算法對電機轉(zhuǎn)子磁鏈位置和速度進行估算，從而實現(xiàn)了無位置傳感器的矢量控制，并且給出了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 最后，采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320LF2407A作為核心控制芯片，對控制系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)進行

4、了設(shè)計。并且以一臺2.2kw伺服感應(yīng)電動機作為控制對象，搭建了系統(tǒng)的實驗平臺。硬件包括控制電路、主電路以及電流采樣電路，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了全數(shù)字化的無位置傳感器伺服感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)。論文給出了電機運行的調(diào)試結(jié)果并進行了分析。 實驗表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好，具有較強的抗負載擾動性能和較佳的控制性能。實驗結(jié)果也驗證了擴展的卡爾曼濾波算法對電機轉(zhuǎn)子磁鏈位置和速度進行估算的有效性和合理性。本課題對開發(fā)出低成本、