基于在线参数辨识的永磁同步电机PID调节器参数自整定研究与实现

摘要

永磁同步电机具有体积小,重量轻、功率因数高、效率高、控制简单、可靠性高等优点,非常适合用于伺服控制系统。随着稀土永磁材料、永磁电机设计技术、微处理技术的不断发展,永磁同步电机控制技术成为了交流伺服技术的一个新的发展方向。
　　 文章首先分析了永磁同步电机的结构和特点,建立了永磁同步电机在dq坐标系下的电压方程、定子磁链方程、电磁转矩方程和运动方程等数学模型,为控制系统的实现提供了理论基础。
　　 在永磁同步电机矢量控制的基础上,根据相关理论,研究并设计了基于最小二乘法的交流永磁同步电机的转动惯量辨识器,在转动惯量辨识的基础上,设计了速度环参数自整定调节器,通过仿真及实验证明,基于参数自整定的矢量控制系统的系统响应速度、低速性能等都有了明显改善。
　　 硬件部分,基于TI公司的电机控制芯片TMS320F2812设计了全数字化的电机驱动控制器,利用光电编码器检测转子的位置和速度,并设计了相关的电流电压检测电路、指令接口电路、PWM控制信号输出电路、故障检测保护电路等。
　　 软件部分,采用软件中断调用作为控制功能的实现方式,主要程序在定时器下溢中断模块中实现,设计实现了基于最小二乘法的交流永磁同步电机的转动惯量辨识器算法和参数自整定PID调节器,给出了系统主程序和电机矢量控制的主要功能程序流程图。