基于非线性内模设计的永磁同步电机速度控制研究

摘要

永磁同步电机因具有高功率密度、高效率、结构简单等优点，被广泛应用于很多工业领域，例如电动汽车、高速机车牵引、风力发电，在交流电机调速中占据了主要地位。永磁同步电机是一个多输入多输出的复杂非线性系统。在实际运行中，永磁同步电机易受到来自系统内部的参数摄动和来自外部的负载转矩干扰等不确定性的影响。传统的永磁同步电机控制方法在处理复杂干扰抑制问题上具有一定的局限性。而非线性输出调节理论可以很好的实现精确跟踪参考轨迹、干扰抑制和参数鲁棒性等多个目标。因此，采用非线性输出调节理论研究永磁同步电机的控制问题具有重要意义。
　　本论文主要研究永磁同步电机的速度跟踪和非谐波干扰抑制问题。主要的研究工作如下:
　　(1)研究了永磁同步电机的局部速度跟踪和非谐波干扰抑制问题。这一问题可以被描述为多变量非线性系统的鲁棒输出调节问题。基于非线性内模控制方法，本论文提出了一个具体的输出反馈控制律，不仅可以实现精确的速度跟踪，也可以抑制非谐波负载转矩干扰。此外，为了实现更好的电机参数鲁棒性，本论文提出了一个改进的反馈控制律。仿真结果验证了控制律的有效性。
　　(2)研究了永磁同步电机的大范围速度跟踪和非谐波干扰抑制问题。这一问题可以被描述为多变量非线性系统的鲁棒输出调节问题。本论文结合了经典的双闭环控制和非线性内模控制的优点，提出了两步法控制器设计。首先采用双闭环控制将系统的状态调节至稳态值附近，然后采用非线性内模控制实现精确的速度跟踪。仿真结果验证了控制律的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 永磁同步电机控制概述

1．3 非线性输出调节理论概述

1．4 课题的研究现状

1．5 论文内容及组织结构

第二章 预备知识

2．1 永磁同步电机的相关介绍

2．1．1 永磁同步电机的基本结构和工作原理

2．1．2 永磁同步电机数学模型

2．1．3 永磁同步电机矢量控制系统

2．2 鲁棒输出调节理论

2．2．1 鲁棒输出调节问题的一般框架

2．2．2 鲁棒输出调节问题的非线性内模设计

2．3 本章小结

第三章 永磁同步电机的局部速度跟踪和非谐波干扰抑制

3．1 问题描述

3．2 基于非线性内模的鲁棒控制器设计

3．3 仿真结果

3．4 本章小结

第四章 永磁同步电机的大范围速度跟踪和非谐波干扰抑制

4．1 问题描述

4．2 两步法控制器设计

4．3 仿真结果

4．4 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士期间的学术活动及成果情况