面装式永磁同步电机参数辨识的研究

摘要

永磁同步电机（PMSM）伺服系统在现代社会中有着诸多的应用。然而，随着应用领域的不断拓展和深化，对伺服系统本身的性能有了更高的要求，要求其能够做到更高的跟踪精度和更为良好的鲁棒性。为此，很多学者努力探索算法和控制策略。就现有的大部分的控制方式而言,电机的电气参数和机械参数的准确度对控制效果有着很大的影响。因此，对电机进行参数辨识便成了一个很有意义和重要的工作。
　　本文针对一台面装式小惯量电机，根据PMSM的数学描述公式和基于id=0的矢量控制方案搭建了仿真平台，进行了平台系统的仿真，分析了该系统的带载和切载性能。
　　给出了在已知定子相电阻和转速的情况下，应用模型参考自适应（MRAS）算法对电感和磁链进行辨识的方案。并根据可调模型的表达式，详细分析了影响辨识动态性能的五个要素，对辨识过程的动态性能（包括收敛速度和精度）进行了优化，仿真结果证明了算法的有效性。
　　针对实际过程中时变的转动惯量对运行机构的性能有着很大的影响的问题，应用遗忘因子最小二乘算法（FFRLS）和Landau离散时间递推算法进行了转动惯量的跟踪辨识。仿真结果证明，这两种方法都能够准确跟踪辨识转动惯量，且收敛时间和收敛精度能够满足要求。
　　对另一个机械参数负载扰动转矩进行了跟踪辨识。通过设计一个降阶扰动观测器对其进行了跟踪辨识，该观测器的其中一个输入就是辨识出的系统惯量值。另外，针对突然增加或减少负载将会引起转速的跌落与突增的问题，研究了瞬时速度补偿的原理，应用辨识出来的负载扰动转矩作为前馈补偿加入到速度调节器的输出，作为力矩给定。通过该措施可进行瞬时转速的补偿，提升机构的抵抗外界干扰的能力。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 辨识的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章PMSM的数学描述及仿真平台的搭建

2.1 引言

2.2PMSM的数学描述

2.3 永磁同步电机的矢量控制

2.4 闭环控制系统的仿真分析

2.5 本章小结

第3章PMSM电气参数辨识及收敛动态性能优化

3.1 引言

3.2 基于MRAS的辨识原理

3.3 辨识策略的确定

3.4 基于MRAS的辨识模型和自适应律的构建

3.5PMSM电气参数辨识的仿真分析

3.6 辨识的动态性能的分析及优化

3.7 本章小结

第4章PMSM伺服系统转动惯量的辨识

4.1 引言

4.2 转动惯量的变化对输出量响应的影响

4.3 转动惯量辨识算法的研究

4.4 算法的比较

4.5 本章小结

第5章PMSM伺服系统负载扰动转矩的辨识和瞬时转速的补偿

5.1 引言

5.2 负载扰动转矩的辨识

5.3 瞬时转速补偿的频域分析

5.4 瞬时转速补偿的仿真分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢