基于内模控制的永磁同步电机伺服控制方法研究

摘要

随着电力电子技术、微电子技术、交流调速系统和现代控制理论的发展，交流传动取代直流传动成为必然的发展趋势。永磁同步电机具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩惯量比大、效率高等优点，在交流调速系统中得到了广泛的应用。本文在对永磁同步电机控制系统研究分析的基础上，对内模控制方法在永磁同步电机交流调速系统中的应用展开研究。
　　 论文首先介绍了当前交流调速系统的发展概况，简要分析了当前交流调速系统的几种主要控制算法的特点及存在问题。接着分析了永磁同步电机的数学模型，研究了基于矢量控制的永磁同步电机交流调速系统的实现方案。然后对内模控制方法的原理进行了介绍，针对永磁同步电机交流调速系统的速度环，设计了内模控制器，并进行了仿真和实验研究。仿真与实验结果表明标准内模控制方法在控制量饱和情况下，其动态跟踪性能会受到影响。为此，本文提出了基于改进内模控制的永磁同步电机交流调速系统方案。仿真与实验结果表明，和标准的内模控制方案相比，该方案能够有效地抑制控制量饱和对闭环系统的不利影响，提高了跟踪性能，同时具有更好的抗负载扰动性能。在实际调速系统中，负载转动惯量变化会影响系统的调速性能。当惯量增长较大时，如果控制器参数仍然保持不变，闭环系统的性能会变差，甚至导致系统不稳定。针对这一情况，本文提出了基于惯量辨识技术的永磁同步电机自适应内模控制方案。仿真和实验结果表明，自适应内模控制方案对惯量的变化有更强的自适应性。