基于干扰观测器的永磁同步电机速度跟踪控制系统

摘要

永磁同步电机具有体积小、效率高和可靠性好的优势，在现代工业控制领域应用越来越广泛。然而永磁同步电机本身是强耦合性、复杂度较高的系统，存在着诸如电流耦合、参数摄动和外部干扰等诸多不利影响，直接影响系统性能。
　　针对以上问题，提出一种基于干扰观测器的滑模控制算法，并将其应用于永磁同步电机控制系统中，以实现永磁同步电机速度跟踪控制。本课题选用TI公司DSP28035芯片，选择英威腾永磁同步电机为研究对象，对永磁同步电机速度跟踪系统进行研究。
　　论文的主要工作如下：
　　1、对永磁同步电机速度跟踪系统的历史背景及意义进行介绍；并分析国内外永磁同步电机速度跟踪系统的研究现状；在d-q坐标系下建立永磁同步电机数学模型；阐述空间矢量调制（SVPWM）技术的原理。
　　2、基于干扰观测器的永磁同步电机滑模控制。首先为实现电机转速的快速响应与高精度跟踪，利用Lyapunov稳定性理论设计滑模控制器。其次在此基础上，引入基于DOB的反馈控制器以补偿负载变化扰动，从而保证系统的抗干扰性与鲁棒性。最后在MATLAB/SIMULINK平台上，搭建基于干扰观测器的永磁同步电机滑模速度跟踪系统仿真模型，通过仿真试验结果表明所提出的基于干扰观测器滑模控制算法较滑模算法性能更优，效果更好。
　　3、基于DSP的永磁同步电机控制系统设计。首先在MATLAB/SIMULINK仿真基础上，以TI公司出品的DSPTMS320F28035为核心处理器，搭建永磁同步电机速度跟踪系统硬件实验平台，完成基于DSP的控制系统硬件和软件设计。其次详细介绍采样电路和智能功率模块 IPM等硬件模块，并在此基础上，给出系统软件控制部分，完成主程序、中断控制程序、SVPWM算法以及各项子程序设计。最后通过实验结果证明所搭建的永磁同步电机速度跟踪系统是有效可行的。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 永磁同步电机速度跟踪系统的研究现状

1.3 本文的主要研究内容与章节安排

第2章永磁同步电机数学模型及基础理论

2.1永磁同步电机基本结构与原理

2.2永磁同步电机的数学模型

2.3空间电压矢量脉宽调制

2.4小结

第3章 基于干扰观测器的永磁同步电机滑模控制

3.1滑模变结构控制的介绍

3.2干扰观测器设计介绍

3.3永磁同步电机控制系统设计

3.4永磁同步电机速度跟踪系统的建模与仿真

3.5小结

第4章 永磁同步电机控制系统设计

4.1电机速度跟踪系统的基本组成

4.2电机速度跟踪系统硬件设计

4.3电机速度跟踪系统软件设计

4.4本章小结

第5章 实验结果分析

5.1实验平台介绍

5.2软件界面

5.3实验波形分析

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果