本文關鍵詞： 永磁同步電機 空間矢量脈寬調制技術 三閉環(huán)矢量控制 微分負反饋控制 前饋控制　出處：《西南交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：為實現(xiàn)機械相控陣列天線的波束掃描,需要通過機械轉動天線單元達到預定的輻射相位,使用電機等驅動設備與天線單元相連,通過轉動電機實現(xiàn)天線單元的轉動,從而實現(xiàn)輻射單元輻射相位的控制。電機伺服控制系統(tǒng)是機械相控陣列天線的重要組成部分,它的性能直接影響天線單元的移相速度和定位精度,進而影響機械相控陣列天線的性能。交流永磁同步電機具有功率密度高、效率高、體積小、慣性低、響應快等特點,它能夠滿足天線單元相位控制的響應速度快、定位精度高等要求,因此可以采用交流永磁同步電機驅動天線單元轉動實現(xiàn)輻射相位的控制。為滿足某機械相控陣列天線的需求,本文對交流永磁同步電機的伺服控制算法進行研究。由于交流永磁同步電機是強耦合、時變的非線性系統(tǒng),本文引入矢量控制方法實現(xiàn)交流永磁同步電機的解耦控制,構建了永磁同步電機的位置伺服控制系統(tǒng)。為了實現(xiàn)快速精確的相位控制,優(yōu)化了傳統(tǒng)三閉環(huán)PID控制算法來提高控制系統(tǒng)的控制性能。為實現(xiàn)永磁同步電機的快速、精確伺服控制,對永磁同步電機的控制原理進行了研究和探討。首先,論述了永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景;然后,深入分析了永磁同步電機的矢量控制原理和空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術,并確定了Id=0的電流控制策略;之后,在理論上設計了永磁同步電機的位置伺服控制算法,在三閉環(huán)PID控制算法的基礎上,引用微分負反饋控制和前饋控制來優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制性能。為了驗證理論分析的有效性,基于Matlab/Simulink平臺搭建了位置伺服控制系統(tǒng),并仿真分析了傳統(tǒng)三閉環(huán)控制算法與引入微分負反饋與前饋優(yōu)化控制算法的位置伺服控制性能。仿真結果驗證了同時引入前饋和微分負反饋優(yōu)化的控制算法具有更好的跟蹤性能,在輕載條件下位置超調更小。本論文以TMS320F2812 DSP為控制核心芯片,在CCS開發(fā)平臺上完成了永磁同步電機位置伺服控制算法的軟件設計,搭建了實驗平臺,通過對電機電流、轉速和位置等實驗曲線的觀測分析,比較了傳統(tǒng)三閉環(huán)控制算法與引用微分負反饋的控制算法的位置伺服控制性能,實驗結果驗證了微分負反饋優(yōu)化控制算法的優(yōu)勢。
[Abstract]:In order to realize the beam scanning of the mechanical phased array array antenna, it is necessary to reach the predetermined radiation phase through the mechanical rotation antenna unit, and connect the antenna unit with the driving equipment such as the motor, and realize the rotation of the antenna unit through the rotating motor. The motor servo control system is an important part of the mechanical phased array antenna. Its performance directly affects the phase shifting speed and positioning accuracy of the antenna unit. The AC permanent magnet synchronous motor has the characteristics of high power density, high efficiency, small volume, low inertia, fast response and so on. The positioning accuracy is high, so it is possible to use AC permanent magnet synchronous motor (PMSM) to drive the antenna unit rotation to realize the radiation phase control, in order to meet the requirements of a mechanical phased array antenna, The servo control algorithm of AC permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied in this paper. Because AC PMSM is a nonlinear system with strong coupling and time-varying, the vector control method is introduced to realize the decoupling control of PMSM. The position servo control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is constructed. In order to realize fast and accurate phase control, the traditional three-loop PID control algorithm is optimized to improve the control performance of PMSM. The control principle of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied and discussed. Firstly, the research status and development prospect of PMSM servo control system are discussed. The principle of vector control and space vector pulse width modulation (SVPWM) technology of permanent magnet synchronous motor (PMSM) are deeply analyzed, and the current control strategy of PMSM is determined. Then, the position servo control algorithm of PMSM is designed theoretically. Based on the three-loop PID control algorithm, differential negative feedback control and feedforward control are used to optimize the control performance of the control system. In order to verify the effectiveness of the theoretical analysis, a position servo control system based on the Matlab/Simulink platform is built. The position servo control performance of the traditional three-loop control algorithm and the position servo control algorithm with differential negative feedback and feedforward optimization is simulated and analyzed. The simulation results show that the control algorithm with feedforward and differential negative feedback optimization has a good performance. Better tracking performance, In this paper, TMS320F2812 DSP is used as the control core chip, and the software design of the PMSM position servo control algorithm is completed on the CCS development platform. Based on the observation and analysis of the experimental curves such as rotational speed and position, the position servo control performance of the traditional three-loop control algorithm and the differential negative feedback control algorithm is compared. The experimental results verify the advantages of the differential negative feedback optimal control algorithm.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻】

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本文編號：1504681