基于慣量辨識的永磁同步電機自適應控制策略研究.pdf

1、永磁同步電機(Permanent Magnetic Synchronous Motor, PMSM)具有體積小、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡單和高轉(zhuǎn)矩慣量比等優(yōu)點，常作為執(zhí)行機構(gòu)廣泛應用于運動控制領(lǐng)域。由于電機模型本身是一個非線性系統(tǒng)，同時電機參數(shù)會因為溫度、負載等外界因素而變化，傳統(tǒng)的線性控制算法，如PI控制器，存在調(diào)節(jié)時間長、易超調(diào)、不能自適應負載變化等問題。
　　本文首先基于PMSM的原理和結(jié)構(gòu)，結(jié)合坐標變換，研究了其數(shù)學模型。分析了

2、矢量控制的由不同電流控制方式的特點，選用了id=0的控制方法。同時，分析了常見的脈寬調(diào)制方法的特點，選擇了母線電壓利用率高的空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse-Width Modulation， SVPWM)，并介紹了其具體實現(xiàn)方法。對動態(tài)響應性能和抗外界干擾能力進行了研究，提出一種電流預測控制和擴張狀態(tài)觀測器相結(jié)合的算法。針對電流PI調(diào)節(jié)器中由于限幅環(huán)節(jié)的存在而導致的響應慢、超調(diào)大的現(xiàn)象，使用了電流預測控制算法，可

3、以直接使用采集到的三相電流計算出當前周期應該給電機施加的電壓矢量，從而獲得更好的動態(tài)性能。針對干擾因素，在轉(zhuǎn)速環(huán)中引入了擴張狀態(tài)觀測器，利用其觀測到的包含參數(shù)變化、外界干擾等的綜合“擾動”構(gòu)成前饋控制，從而保證了電機在外界干擾下?lián)碛休^小的轉(zhuǎn)速波動和更短的恢復時間。針對永磁同步電機系統(tǒng)因電機負載變化而導致控制性能下降的問題，提出一種在線辨識慣量并整定控制器參數(shù)的自適應控制算法。電機負載變化通常會改變電機的轉(zhuǎn)軸等效轉(zhuǎn)動慣量，通過實時辨識慣量