本文關鍵詞：永磁直線同步電機無位置傳感器控制研究

  更多相關文章： 永磁直線同步電機 無位置傳感器 位置與速度估計 初始磁極角度確定 模糊PID控制器

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)的直線驅動伺服系統(tǒng)已無法滿足高速、超精密儀器儀表加工等制造行業(yè)日益發(fā)展的需要,而永磁直線同步電機(PMLSM)以其伺服性能好、定位精度高、運動行程較大以及系統(tǒng)結構簡單等特點在裝備制造、機械加工等場合得到了越來越多的應用。傳統(tǒng)帶有物理傳感器的PMLSM驅動伺服系統(tǒng)存在諸多缺點,因此在保證伺服性能良好、系統(tǒng)成本低廉的前提下,研制永磁直線同步電機無位置傳感器伺服控制系統(tǒng),以解決引入物理傳感器所帶來的問題,成為了近年來廣大科研人員共同努力的方向。本文解決了無位置傳感器控制系統(tǒng)中的核心問題——對動子位置以及速度進行實時估計。本文首先對PMLSM的工作原理及其組成結構進行了系統(tǒng)的研究,在分析SVPWM矢量控制原理以及傳統(tǒng)帶有物理傳感器伺服控制系統(tǒng)的基礎上,提出了永磁直線同步電機無位置傳感器伺服控制整體方案,其中位置/速度反饋信號通過估計器獲得。其次,為了在全速范圍內精確地估計出動子的位置與速度,本文利用了一種狀態(tài)增廣的擴展卡爾曼濾波法(AEKF),該估計算法可對系統(tǒng)狀態(tài)以及繞組電阻進行同時估計,有效解決了因繞組電阻變化而導致估計不精準的問題;另外,為了獲取電機初始磁極位置以使電機正常啟動,本文通過施加一系列電壓脈沖信號,并檢測對應d軸電流值,以此來確定初始磁極角度,該方法的理論估計精度為:?9375.0?;而對于在PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)中負載擾動較大、系統(tǒng)參數(shù)攝動以及估計信號不確定等問題,本文在該系統(tǒng)速度環(huán)中設計了一種增量式模糊PID控制器,以提升系統(tǒng)整體的抗擾動能力以及魯棒性。最后,在計算機仿真的基礎上,設計并制作了相應的軟、硬件,并在龍門雙驅直線電機運動平臺上對該無位置傳感器伺服系統(tǒng)估計方案進行了驗證,實驗結果表明,動子的位置與速度估計值基本上與光柵編碼器的測量輸出一致,其估計誤差在合理的范圍內,能滿足較精密的直線電機伺服系統(tǒng)。
【關鍵詞】：永磁直線同步電機 無位置傳感器 位置與速度估計 初始磁極角度確定 模糊PID控制器
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-16
• 1 緒論16-32
• 1.1 課題研究背景和意義16-17
• 1.2 直線電機國內外研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢17-19
• 1.2.1 直線電機國內外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 直線電機應用前景19
• 1.3 直線電機伺服控制系統(tǒng)概述19-20
• 1.3.1 直線電機伺服控制系統(tǒng)組成19
• 1.3.2 直線電機伺服控制系統(tǒng)特點19-20
• 1.4 直線電機伺服控制系統(tǒng)控制策略綜述20-26
• 1.4.1 傳統(tǒng)控制方法20-22
• 1.4.2 現(xiàn)代控制方法22-23
• 1.4.3 智能控制方法23-24
• 1.4.4 滑模變結構控制方法24-26
• 1.5 無位置傳感器控制技術研究現(xiàn)狀26-29
• 1.5.1 基于反電勢的估計方法27
• 1.5.2 基于磁鏈的估計方法27
• 1.5.3 基于狀態(tài)觀測器的估計方法27-28
• 1.5.4 高頻注入法28-29
• 1.5.5 模型參考自適應方法29
• 1.5.6 基于智能控制的方法29
• 1.6 直線電機初始位置估計和啟動技術29-30
• 1.7 本文主要研究內容和組織架構30-32
• 2 永磁直線同步電機伺服控制系統(tǒng)模型建立32-46
• 2.1 引言32
• 2.2 永磁直線同步電機結構和工作原理32-33
• 2.2.1 直線電機基本構造32-33
• 2.2.2 直線電機工作原理33
• 2.3 永磁直線同步電機數(shù)學模型33-36
• 2.3.1 直線電機d-q軸數(shù)學模型33-35
• 2.3.2 永磁直線同步電機動力學模型35-36
• 2.4 永磁同步電機矢量控制技術36-42
• 2.4.1 電壓空間矢量PWM控制技術原理36-38
• 2.4.2 空間電壓矢量調制技術實現(xiàn)38-41
• 2.4.3 PMLSM無傳感器伺服控制方案41-42
• 2.5 PMLSM伺服控制系統(tǒng)仿真模型建立42-45
• 2.5.1 MATLAB仿真環(huán)境介紹42-43
• 2.5.2 直線電機伺服系統(tǒng)仿真模型建立43-45
• 2.6 本章小結45-46
• 3 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)位置和速度估計算法46-61
• 3.1 引言46-47
• 3.2 基于AEKF的PMLSM伺服控制系統(tǒng)位置與速度估計方法47-57
• 3.2.1 擴展卡爾曼濾波法47-50
• 3.2.2 PMLSM伺服控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性化與離散化50-53
• 3.2.3 狀態(tài)增廣的擴展卡爾曼濾波估計算法（AEKF）53-54
• 3.2.4 仿真研究54-57
• 3.3 PMLSM伺服控制系統(tǒng)初始位置估計57-60
• 3.4 本章小結60-61
• 4 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)控制策略61-76
• 4.1 引言61
• 4.2 模糊控制理論61-63
• 4.3 模糊PID控制器結構設計63-64
• 4.4 模糊PID控制器中參數(shù)的整定64-65
• 4.5 模糊PID控制器中算法的設計65-71
• 4.5.1 模糊化及隸屬度函數(shù)的設計65-67
• 4.5.2 模糊規(guī)則與算法的設計67-70
• 4.5.3 解模糊與參量修正70-71
• 4.6 仿真研究71-75
• 4.7 本章小結75-76
• 5 PMLSM無傳感器伺服控制系統(tǒng)實驗76-103
• 5.1 引言76
• 5.2 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)的組成76-90
• 5.2.1 PMLSM伺服控制系統(tǒng)77-81
• 5.2.2 電流檢測電路的設計81-83
• 5.2.3 電壓檢測電路的設計83-86
• 5.2.4 DSP模塊86-90
• 5.2.5 基于DSP的集成傳感器90
• 5.3 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)的軟件設計90-96
• 5.4 PMLSM無位置傳感器伺服控制系統(tǒng)實驗與實驗分析96-102
• 5.5 本章小結102-103
• 6 總結與展望103-107
• 6.1 全文總結103-105
• 6.2 下一步開展的工作105-107
• 參考文獻107-113
• 附錄113-115
• 作者簡歷115

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳宇明,金能強;直線同步電機的磁場與力特性分析[J];電工電能新技術;2002年01期

2 余佩瓊;陸億紅;;永磁直線同步電機的有限元分析[J];電工技術;2003年12期

3 陳，

本文編號：603482