基于参数辨识的永磁同步电机自适应控制研究

摘要

高性能的永磁同步电机控制系统已经成为伺服控制系统的发展趋势。永磁同步电机伺服系统中,电机参数和转动惯量随着工况的变化而变化而对系统的性能有很大的影响。PMSM参数和转动惯量的在线辨识成为高精度控制的一个技术要求和重要方面。另一方面,传统的PID调节器因不能随工况的改变进行参数自校正使系统的稳定性和抗扰性变差,所以PID调节器的自适应能力是伺服控制系统的发展方向。
　　 本课题在PMSM矢量控制系统的基础,对电机参数、转动惯量在线辨识和PID调节器参数自适应控制理论进行研究,运用MRAS设计电机参数、转动惯量的辨识模型,之后设计两种PID参数自适应调节器,通过Matlab／Simulink进行理论仿真验证了理论和方法的可行性。基于TMS320F2812 DSP设计PMSM矢量控制系统,并在矢量控制系统的基础上进行电机参数在线辨识、速度PID调节器的参数自整定。
　　 主要研究内容:
　　 1.基于PMSM的矢量控制系统对控制系统两环的传递函数进行分析,分别建立了电流环、速度环的数学模型,完成电流环和速度环的控制器参数的设计,为PMSM参数辨识和控制器PID参数自适应提供系统平台。
　　 2.通过对模型参考自适应控制(MRAS)的研究,采用popov超稳定性理论设计PMSM的参数辨识自适应律,并在矢量控制仿真模型的基础上设计了PMSM参数和转动惯量的MRAS自适应在线辨识的Simulink仿真。仿真和试验结果验证了MRAS辨识方法的可行性和稳定性。
　　 3.对比研究基于Fuzzy-PID控制器和传统PID控制器所设计的PMSM矢量系统速度PID调节器参数的自适应控制。提出一种基于转动惯量和电机参数辨识的参数自提交自适应PID调节器设计方法,克服Fuzzy-PID控制系统性能仍然受PMSM转动惯量的影响。
　　 4.基于TMS320F2812 DSP实现PMSM矢量控制系统,设计系统硬件电路和相关控制程序,在矢量控制系统基础上实现PMSM参数在线辨识和自适应PID控制。