發(fā)布時間：2017-08-03 11:33

  本文關鍵詞：基于擾動觀測的永磁同步電機電流預測控制研究

  更多相關文章： 永磁同步電機 電流預測控制 倫伯格觀測器 擴張狀態(tài)觀測器 魯棒性

【摘要】：在交流傳動伺服系統(tǒng)中,永磁同步電機的諸多優(yōu)點使其成為高精度工業(yè)控制場合首選電機及近年來研究的重點。由于電流環(huán)決定了交流伺服系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能,因此具有優(yōu)良暫態(tài)性能的電流預測控制成為了伺服系統(tǒng)的研究熱點。永磁同步電機的電流預測控制在具有優(yōu)良動態(tài)性能的同時,具有控制精度依賴準確參數(shù)模型和控制開環(huán)存在穩(wěn)態(tài)電流誤差的缺點。本文首先基于永磁同步電機的電壓方程及逆變器的數(shù)學模型,簡單闡述PWM預測控制原理。通過理論分析推導出PWM預測控制的穩(wěn)定條件,并指出控制器采用的電機參數(shù)與電機真實值的偏差是造成穩(wěn)態(tài)電流誤差的原因。仿真顯示PWM預測控制中電感偏差、電阻偏差和永磁體磁鏈偏差均會導致電流靜差,而且電感偏差會導致電流振蕩,從而驗證了理論分析的正確性。針對PWM預測控制中參數(shù)偏差造成的電流震蕩及電流靜差的缺陷,本文構建兩種不同的狀態(tài)觀測器來觀測伺服系統(tǒng)中的參數(shù)誤差及參數(shù)擾動。首先,構建了較為常用的倫伯格觀測器來觀測系統(tǒng)擾動,并通過極點配置分析了觀測器的穩(wěn)定性。然后,構建了在具有參數(shù)擾動、外部擾動和傳感器噪聲的系統(tǒng)中擁有優(yōu)良性能的擴張狀態(tài)觀測器來觀測系統(tǒng)擾動,并推導出觀測器的穩(wěn)定條件。最后,比較了兩種擾動觀測器的優(yōu)缺點。擾動觀測器的提出使得基于擾動觀測并補償?shù)挠来磐诫姍C電流預測控制成為了可能。根據兩種擾動觀測器對系統(tǒng)擾動定義的不同,本文構建了兩種不同的基于擾動觀測的電流預測控制算法,即基于倫伯格擾動觀測的電流預測控制和基于ESO擾動觀測的電流預測控制。本文理論分析了所提出算法的穩(wěn)定性,證明了算法的魯棒性得以提高,并通過仿真驗證了兩種算法均能快速觀測出系統(tǒng)擾動。系統(tǒng)擾動的實時補償避免了參數(shù)偏差及參數(shù)擾動造成的穩(wěn)態(tài)電流誤差。最后,總結并比較了兩種基于擾動觀測的電流預測控制算法的各自特點。最后,介紹了DSP的永磁同步電機實驗平臺,并對兩種基于擾動觀測的電流預測控制分別進行了實物實驗。仿真分析和實驗結果,驗證了本文算法的有效性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 電流預測控制 倫伯格觀測器 擴張狀態(tài)觀測器 魯棒性
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 永磁同步電機控制策略的國內外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢9-17
• 1.2.1 永磁同步電機電流環(huán)控制方法10-11
• 1.2.2 電流預測控制11-14
• 1.2.3 電流預測控制存在的問題及解決方案14-17
• 1.3 本文的主要研究內容17-19
• 第2章 永磁同步電機數(shù)學模型及電流預測控制19-27
• 2.1 永磁同步電機電流預測模型19-23
• 2.1.1 電機電壓方程及空間矢量坐標變換19-21
• 2.1.2 電機電流預測模型21-23
• 2.2 PWM預測控制原理23-26
• 2.2.1 三相逆變器及空間電壓矢量23-24
• 2.2.2 空間矢量調制24-25
• 2.2.3 PWM預測控制原理25-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第3章 永磁同步電機擾動觀測器設計27-45
• 3.1 PWM預測控制參數(shù)擾動敏感性分析及仿真27-34
• 3.1.1 算法穩(wěn)定性分析28-30
• 3.1.2 算法穩(wěn)態(tài)分析30-33
• 3.1.3 參數(shù)擾動影響33-34
• 3.2 倫伯格擾動觀測器設計34-39
• 3.2.1 倫伯格擾動觀測器設計35-37
• 3.2.2 穩(wěn)定性分析37-39
• 3.3 擴張狀態(tài)擾動觀測器設計39-44
• 3.3.1 擴張狀態(tài)擾動觀測器設計41-42
• 3.3.2 穩(wěn)定性分析42-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第4章 基于擾動觀測的永磁同步電機電流預測控制45-60
• 4.1 基于倫伯格擾動觀測的電流預測控制45-51
• 4.1.1 基于倫伯格擾動觀測的電流預測控制算法45-46
• 4.1.2 算法仿真46-51
• 4.2 基于ESO擾動觀測的電流預測控制51-58
• 4.2.1 基于ESO擾動觀測的電流預測控制算法51-52
• 4.2.2 算法穩(wěn)定性分析52-54
• 4.2.3 算法仿真54-58
• 4.3 兩種改進電流預測算法的比較58-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 PMSM矢量控制系統(tǒng)的設計及實物實驗60-67
• 5.1 實驗平臺介紹60-62
• 5.2 算法實驗驗證62-66
• 5.2.1 基于倫伯格擾動觀測的電流預測控制62-65
• 5.2.2 基于ESO擾動觀測的電流預測控制65-66
• 5.3 本章小結66-67
• 結論67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前6條

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4 牛里;楊明;劉可述;徐殿國;;永磁同步電機電流預測控制算法[J];中國電機工程學報;2012年06期

5 牛里;楊明;王庚;徐殿國;;基于無差拍控制的永磁同步電機魯棒電流控制算法研究[J];中國電機工程學報;2013年15期

6 王庚;楊明;牛里;貴獻國;徐殿國;;永磁同步電機電流預測控制電流靜差消除算法[J];中國電機工程學報;2015年10期

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 王庚;永磁交流伺服系統(tǒng)電流預測控制及其電流靜差消除算法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

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本文編號：614200