基于单神经元PI控制的永磁同步电机伺服控制系统研究

摘要

随着相关技术的快速发展，在高精度，高性能要求的伺服控制领域，交流伺服系统有取代直流伺服系统的趋势。特别是以永磁同步电机(PMSM)为执行元件构成的永磁同步电机交流伺服系统发展迅速，正逐步成为现代交流伺服驱动系统的主流之选。 本文建立了永磁同步电机的数学模型，在此基础上，对矢量变换控制原理进行了分析，采用了空间矢量：PWM调制(SVPWM)为基础的电压型矢量变换控制方案。在MATLAB/Simulink环境下构建了系统模型，进行了相关软件仿真；以TI公司的电机专用DSP芯片TMS320F2407a为控制核心，以智能功率模块(IPM)为功率变换装置，设计了一套全数字永磁同步电机伺服控制系统，并进行了相关的实验。仿真和硬件实验结果均表明，系统具有较好的动，静态性能。 针对传统PID控制无法实现控制参数自整定的缺点，引入了智能PID控制概念。用增益可调的单神经元自适应PI控制器完成位置伺服控制，此控制器具有结构简单，自学习，自适应能力强的特点。仿真结果表明，其具有比普通PI控制更好的性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1伺服驱动控制概述

1.2交流伺服领域相关理论

1.3交流伺服系统研究现状

1.4交流伺服系统发展趋势

1.5本课题的意义及主要内容

第二章永磁同步电机矢量控制相关原理

2.1永磁同步电机简介

2.2矢量控制原理

2.2.1矢量控制原理的提出

2.2.2坐标变换

2.2.3标么值系统

2.2.4转子磁链定向控制

2.3矢量控制策略

2.4永磁同步电机矢量控制基本方式

2.4.1电流型矢量控制

2.4.2电压型矢量控制

2.5空间矢量PWM控制(SVPWM)

2.6本章小结

第三章永磁同步电机矢量控制系统matlab仿真

3.1软件仿真工具介绍

3.2永磁同步电机矢量控制系统仿真模型

3.2.1仿真模型总体构架

3.2.2各模块具体结构

3.3系统性能仿真

3.3.1空载特性仿真

3.3.2带负载运行特性仿真

3.4仿真结果分析

3.5本章小结

第四章智能PID在永磁同步电机伺服控制中的应用

4.1引言

4.2 PID控制器

4.2.1 PID控制的基本原理

4.2.2数字PID控制器

4.2.3 PI控制算法的改进

4.2.4 PID控制的智能化发展

4.3神经网络理论

4.3.1神经网络基本原理

4.3.2神经网络的学习规则

4.3.3神经网络理论在工业控制中的应用

4.4单神经元自适应PI控制器

4.4.1典型的单神经元PI控制器

4.4.2增益自调节的单神经元PI控制器

4.4.3单神经元PI控制器性能仿真

4.5本章小结

第五章永磁同步电机伺服控制系统软硬件实现方案

5.1引言

5.2永磁同步电机伺服控制系统硬件设计

5.2.1 TMS320LF2407a DSP简介

5.2.2逆变器模块

5.2.3信号检测模块

5.2.4保护电路

5.3永磁同步电机伺服控制系统软件设计

5.3.1 DSP指令系统

5.3.2 DSP软件开发环境

5.3.3输入信号数字化

5.3.4 SVPWM相关问题

5.3.5转速数字检测

5.3.6软件滤波技术

5.3.7系统程序流程分析

5.4系统实验

5.4.1速度环实验

5.4.2位置环实验

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

硕士期间发表的论文及参加的科研课题

致谢