隨著望遠(yuǎn)鏡口徑的增大和負(fù)載的增加,對(duì)低速傳動(dòng)能力的要求也不斷增強(qiáng),從傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿、齒輪驅(qū)動(dòng)變?yōu)橛闪卮蟆⒌退傩阅芎�、體積小的伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。永磁同步電機(jī)以其力矩大、體積小、效率高,低速性能好等優(yōu)點(diǎn)成為直驅(qū)電機(jī)的良好選擇。永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡主軸轉(zhuǎn)臺(tái),其控制直接影響望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)性能。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)屬于交流傳動(dòng)的范疇,控制系統(tǒng)較復(fù)雜,因此有必要研究永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)以及提高控制系統(tǒng)的性能。本文在研究了永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理后選用表貼式永磁同步電機(jī)且采用矢量控制中_di=0的控制方式,達(dá)到類似直流電機(jī)的控制特性。分析了將直流電變?yōu)榻涣麟姷目臻g矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方法。在研究了目前伺服硬件系統(tǒng)組成基礎(chǔ)上,針對(duì)系統(tǒng)組成的各環(huán)節(jié)特性,利用電機(jī)參數(shù)、諧振頻率等信息設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的PI速度控制器和PI電流控制器,并建立了仿真模型,得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)和控制器參數(shù)。針對(duì)傳統(tǒng)PI控制器對(duì)參數(shù)攝動(dòng)敏感問題,研究了魯棒性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法,并將此控制器用在了速度環(huán)上,針對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)開關(guān)函數(shù)帶來的速度控制量抖振的問題,采用新的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、平滑且附帶邊界層大小的開關(guān)函數(shù),使抖振量在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng),從而減小了滑模帶來的抖振問題;針對(duì)電機(jī)運(yùn)行過程中遇到的摩擦轉(zhuǎn)矩以及風(fēng)阻力矩等不確定性擾動(dòng),基于Luenberger觀測(cè)器設(shè)計(jì)了一種PI狀態(tài)觀測(cè)器,該觀測(cè)器能夠很好的觀測(cè)出負(fù)載擾動(dòng)力矩,從而前饋補(bǔ)償?shù)诫娏鳝h(huán),降低轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。在控制器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,將算法移植到DSP程序中,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了所提算法的有效性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH743
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 永磁同步電機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.3 PMSM伺服硬件系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文所做的研究工作以及本文架構(gòu)安排
第二章 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及控制方式
    2.1 引言
    2.2 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
    2.3 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型
    2.4 永磁同步電機(jī)的幾種控制方式
        2.4.1 恒壓頻比控制
        2.4.2 直接轉(zhuǎn)矩控制
        2.4.3 矢量控制
    2.5 永磁同步電機(jī)矢量控制原理
        2.5.1 磁場(chǎng)定向控制坐標(biāo)變換
        2.5.2 矢量控制的幾種控制方式
    2.6 空間矢量脈寬調(diào)制
        2.6.1 判斷電壓所在扇區(qū)
        2.6.2 計(jì)算基本扇區(qū)作用時(shí)間
        2.6.3 逆變器導(dǎo)通占空比計(jì)算
    2.7 本章小結(jié)
第三章 伺服轉(zhuǎn)臺(tái)控制器設(shè)計(jì)及仿真
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)
    3.3 基于DSP+FPGA伺服系統(tǒng)
    3.4 PI電流環(huán)設(shè)計(jì)
    3.5 PI速度環(huán)設(shè)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 改進(jìn)型滑模變結(jié)構(gòu)控制
    4.1 引言
    4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制
        4.2.1 滑�？刂圃�
        4.2.2 滑�？刂苹纠碚�
        4.2.3 一般滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        4.2.4 新型飽和函數(shù)的提出
        4.2.5 基于新型飽和函數(shù)滑�？刂破魉俣拳h(huán)仿真
    4.3 新型飽和函數(shù)滑�？刂破鲗�(shí)驗(yàn)及分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 比例積分觀測(cè)器設(shè)計(jì)及擾動(dòng)補(bǔ)償
    5.1 引言
    5.2 觀測(cè)器基本原理與分類
    5.3 Luenberger觀測(cè)器原理
    5.4 含有未知輸入的狀態(tài)觀測(cè)器
        5.4.1 含有負(fù)載的Luenberger觀測(cè)器
        5.4.2 PI觀測(cè)器原理與存在性條件
        5.4.3 基于新型飽和函數(shù)和PI觀測(cè)器的滑模速度控制仿真與實(shí)驗(yàn)..
        5.4.4 實(shí)驗(yàn)分析
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新工作
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
在讀期間已發(fā)表學(xué)術(shù)論文

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