永磁同步电动机反馈线性化控制系统研究

论文摘要

随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入,永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中占有举足轻重的地位。本文的主要研究内容是永磁同步电动机的反馈线性化控制系统。文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,永磁同步电动机调速系统的各种控制策略,?d - q坐标系下永磁同步电动机的数学模型。然后建立了永磁同步电动机的矢量控制系统,当采用传统的双闭环PI调速控制时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时,PI参数需要重新整定。由于永磁同步电动机的这种非线性本质给它的控制带来极大的困难。本文从电机的非线性本质出发,尝试研究永磁同步电动机的非线性控制系统的性能。在深入研究反馈线性化技术的基础上,通过选取适当的状态变换和控制变换,将永磁同步电动机的模型输入输出线性化,并设计了反馈线性化控制器,实现了?PMSM的解耦控制,并基于Matlab/simulink对永磁同步电动机反馈线性化控制系统进行了仿真。仿真结果表明,系统在一定的调速范围内较传统PI控制器有较好的控制性能,但同时对参数的变化具有很强的敏感性。这也是有待于我们今后继续研究的方向。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 课题的提出
• 1.1.2 电动机调速的发展综述
• 1.1.3 永磁同步电动机发展概述
• 1.2 永磁同步电动机控制策略介绍
• 1.2.1 传统控制策略
• 1.2.1.1 矢量控制技术
• 1.2.1.2 直接转矩控制
• 1.2.2 先进控制策略
• 1.2.2.1 自适应控制
• 1.2.2.2 滑模变结构控制
• 1.2.2.3 模糊控制
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本文研究内容及论文结构
• 第二章 永磁同步电动机矢量控制系统
• 2.1 永磁同步电动机的结构及特点
• 2.2 永磁同步电动机的数学模型
• 2.3 永磁同步电动机矢量控制
• 2.3.1 矢量控制基本原理
• 2.3.2 矢量控制方法
• 2.3.3 矢量控制的双闭环PI 调速系统设计
• 2.3.3.1 电流环PI 参数设计
• 2.3.3.2 速度环PI 参数设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 反馈线性化控制方法
• 3.1 非线性控制系统
• 3.1.1 非线性控制系统的发展
• 3.1.2 非线性控制系统的描述
• 3.2 相关数学知识
• 3.3 反馈线性化控制技术
• 3.3.1 输入—输出反馈线性化技术
• 3.3.2 输入—状态线性化技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 PMSM 控制系统设计与仿真研究
• 4.1 PMSM 矢量控制方法的参数设计及其仿真
• 4.1.1 PMSM 矢量控制方法的参数设计
• 4.1.2 PMSM 矢量控制方法的仿真
• 4.1.2.1 PMSM 矢量控制系统仿真模型的建立
• 4.1.2.2 PMSM 矢量控制系统仿真结果
• 4.2 PMSM 反馈线性化控制方法的设计及其仿真
• 4.2.1 PMSM 反馈线性化控制器的设计
• 4.2.2 PMSM 反馈线性化控制系统的仿真
• 4.2.2.1 PMSM 反馈线性化控制系统仿真模型的建立
• 4.2.2.2 PMSM 反馈线性化控制系统仿真结果
• 4.3 两种控制方法仿真结果的比较分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢