基于扰动观测器的PMSM调速系统最优滑模控制研究

摘要

永磁同步电机（PMSM）具有耦合强度高、参数受环境影响易发生变化等特点，是一种复杂的非线性被控对象，传统的PID控制方法难以满足高性能 PMSM调速系统的控制要求，且机械速度传感器的安装提高成本的同时降低了系统可靠性。因此，研究与设计高性能控制器与无速度传感器具有重要意义。
　　本文在矢量控制系统的基础上，针对永磁同步电机调速系统存在的不确定性干扰、大控制增益易引起传统线性滑模抖振现象的问题，提出了一种新颖的基于非线性扰动观测器（NDOB）的PMSM调速系统最优滑模控制方法。利用控制李雅普诺夫函数(CLF)方法寻求标称系统的最优控制，优化调速系统性能指标。由于最优控制对系统中不确定性干扰比较敏感，设计了基于NDOB的滑模速度控制器，抑制不确定性干扰造成的不良影响，增强调速系统的鲁棒性。将滑模控制与最优控制结合，得到综合控制 u，从而在减小系统抖振的同时，增强系统鲁棒性。
　　为了解决本文中NDOB扰动观测器适用常值扰动的问题，设计了基于扩展非线性扰动观测器（ENDOB）的PMSM调速系统最优滑模速度控制器，并构建了ESO无速度传感器PMSM控制系统，节约了成本，提高了系统的可靠性及控制性能。
　　本文以TI公司DSP2812为处理器，设计了硬件电路和软件程序，建立了PMSM矢量控制系统实验平台并进行了有效验证。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 永磁同步电机简介

1.3 永磁同步电机控制策略的发展

1.4 论文的主要研究内容

2 永磁同步电机矢量控制基本理论

2.1 永磁同步电机的数学模型

2.2 坐标变换

2.3 空间矢量脉宽调制SVPWM技术

2.4 矢量控制原理及其策略

2.5 PMSM交流调速系统在Simulink下的仿真分析

2.6 本章小结

3 基于NDOB的PMSM调速系统最优滑模控制

3.1 基于NDOB的滑模速度控制器设计

3.2 速度最优控制器的设计

3.3 基于NDOB的PMSM调速系统最优滑模控制仿真

3. 4 本章小结

4 基于ENDOB的无速度传感器PMSM最优滑模控制

4.1 基于ENDOB的最优滑模速度控制

4.2 无速度传感器估计策略的研究

4.3 基于ENDOB的无速度传感器PMSM最优滑模控制仿真

4.4 本章小结

5 基于DSP的PMSM矢量控制调速系统的实现

5.1 调速系统的硬件设计

5.2 控制系统的软件设计

5.3 控制系统的实验结果分析

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

参考文献

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