基于SMO的PMSM的控制方法的研究

摘要

随着科技的发展,永磁同步电机在工农业生产中应用越来越广泛,随之而来对交流永磁同步电机的伺服控制的要求也越来越高,其研究价值和经济价值也日益增高。转子位置和速度信号是伺服闭环控制系统中的重要变量,获取这两个参数是整个系统的重要环节。传统的伺服控制系统采用机械传感器作为检测转子位置和速度的重要元件,但增加了系统硬件成本、电机体积、故障率,使应用场合受到一定限制。为了避免这些问题,无传感控制技术逐渐突显起来。
　　本文以无传感的永磁同步电机( PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor)为研究对象,设计并实现了基于滑膜观测器(SMO:Sliding Mode Observer)的永磁同步电机空间电压矢量控制( SVPWM: Space Vector Pulse Width Modulation)系统。主要开展的研究工作有:
　　首先介绍了无传感伺服控制技术的科研价值、市场潜力以及当前国内外的研究现状;其次,详细阐述了滑膜观测器控制(SMO)的基本原理和转子位置和速度的估算方法,并用软件的方法构建了电流观测器和三环控制器,实现了反电动势的估算和低通滤波消抖,转子位置的整定和转速估算;再次,详细描述了电压空间矢量(SVPWM)基本理论,并对基于SMO的无传感PMSM的电压空间矢量的整体系统框架进行了详细分析;然后根据系统研究的要求,设计并制作了一套DSP+ARM异构双核的硬件平台,通过采样电路检测电机中的电压、电流等信号量,然后通过滑膜观测器进行估算,提取出转子的位置和速度信息,再通过PI调节和电压空间矢量脉宽调制,产生控制信号,实现对电机的控制;最后在硬件平台上进行实验测试,从实验的角度分析了本系统设计的正确性和有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题的研究意义

1.2 无传感伺服控制技术的研究现状和发展趋势

1.3 本文主要工作和各章安排

第二章 无传感PMSM的SMO控制和SVPWM实现

2.1 PMSM的物理模型

2.2 PMSM的数学模型

2.3 无传感PMSM的SMO控制方法

2.4 无传感PMSM的SVPWM实现

2.5 本章小结

第三章 无传感PMSM的伺服控制系统的硬件实现

3.1 硬件电路整体结构

3.2 主要电路模块设计

3.3 本章小结

第四章 无传感PMSM 的SMO控制方法的软件实现

4.1 系统状态机

4.2 DSP部分的软件设计

4.3 STM32部分的软件设计

4.4 本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1 实验平台

5.2 实验测试结果

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作回顾总结

6.2不足与展望

致谢

参考文献

附录