永磁同步电机速度控制系统滑模控制器的研究

摘要

永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、运行可靠的优点，在高精度、高性能的伺服系统中应用广泛，如机器人、数控机床等。永磁同步电机伺服系统在实际运行中存在负载扰动、参数摄动，在这种情况下，为使系统满足高速、高精度的控制要求，需要研究PMSM伺服系统的先进控制算法。
　　滑模控制是一种对系统变化有很强鲁棒性的控制算法，应用于PMSM系统，可以克服系统不确定带来的问题。本文采用转子磁场定向的矢量控制算法实现了永磁同步电机的力矩和磁场解耦控制，利用非奇异终端滑模控制算法设计PMSM矢量控制系统的速度控制器。针对滑模控制器的抖振问题，设计了模糊滑模控制器，并利用Lyapunov稳定定律证明了控制系统的稳定性。为了验证控制算法，进行Matlab仿真，结果表明，模糊滑模控制器对系统的负载扰动和参数摄动具有较好的鲁棒性，且有效地抑制了滑模系统存在的抖振现象。
　　设计以TMS320F2812为核心的永磁同步电机伺服系统硬件电路。基于滑模控制算法编写永磁同步电机伺服系统的软件程序。软件程序完成永磁同步电机伺服系统反馈信号的处理，并结合SVPWM控制方式，计算得到永磁同步电机的控制信号，进而实现速度、电流双闭环控制。
　　最后，采用单纯形法优化PI控制器的控制参数，得到PI最优控制参数。对比滑模控制器和最优PI控制器的实验控制效果，结果表明，在PMSM速度控制系统中采用滑模控制器，能够减小速度响应超调量，缩短稳定时间，提高速度的动态跟踪精度，改善系统的性能

目录

永磁同步电机速度控制系统滑模控制器的研究

SLIDING MODE SPEEDCONTROL OF PERMANENT MAGNETSYNCHRONOUS MOTOR

摘 要

Abstract

目 录

第 1 章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究的主要内容

第 2 章 PMSM 矢量控制系统模糊滑模控制器的设计

2.1 PMSM 矢量控制系统

2.2 模糊滑模控制方法

2.3 电机转速模糊滑模控制器的设计

2.4 仿真分析

2.5 本章小结

第 3 章 永磁同步电机控制系统的硬件设计

3.1 总体设计方案

3.2 基于 DSP 的控制器设计

3.3 电机驱动电路设计

3.4 本章小结

第 4 章 永磁同步电机控制系统的软件设计

4.1 控制系统主程序设计

4.2 电机转子位置和转速检测程序设计

4.3 电流检测程序设计

4.4 SVPWM 生成程序设计

4.5 速度控制器程序设计

4.6 本章小结

第 5 章 PMSM 速度控制系统实验

5.1 速度控制器参数优化设计

5.2 实验系统的构成

5.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢