神经网络PID近似动态规划永磁同步电机控制策略研究

摘要

永磁同步电机以其体积小、效率高、功率密度大、可靠性高等优点被广泛应用于变频调速系统中。为了满足现代高性能精密加工行业和制造业的快速发展，对永磁同步电机调速系统要求也越来越高，良好的调速性能和较高的控制精度成为追求目标。传统PID由于其参数固定不变，当控制对象参数变化或系统扰动时没有很好的自适应能力，很难达到预期的控制效果，针对这个问题，本文提出了一种基于神经网络PID的近似动态规划控制方法，实验证明新型控制器能够提升永磁同步电机的调速性能。　　本文分析了永磁同步电机的数学模型，结合矢量控制原理，针对速度环和电流环双闭环的永磁同步电机矢量控制系统，分析了传统PID控制器和神经网络PID控制器作为速度调节器的优点和不足，利用近似动态规划的自学习能力，能够在控制过程中与控制对象交互式感知迭代寻求最优控制律的特点，与神经网络PID相结合，根据电机反馈状态迭代地调整神经网络PID增益系数K值大小，设计出神经网络PID近似动态规划算法，并在MATLAB平台上进行了仿真实验，仿真结果表明本文提出的新型速度控制器具有更好的调速性能和抗干扰能力。　　搭建了基于TMS320F28335 DSP芯片的硬件系统和测控平台，设计了永磁同步电机调速系统软件，包括系统主程序和各个功能子程序，在实验平台上分别对传统 PID控制器和神经网络 PID近似动态规划控制器进行实验，实验结果表明，神经网络PID近似动态规划控制器比传统PID控制器速度响应更快、超调更小、抗干扰能力更强。进一步验证了新型速度控制器能够提升永磁同步电机的调速性能。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 永磁同步电机智能控制研究现状及发展趋势

1.3 本文主要研究内容

第二章 永磁同步电机矢量控制系统

2.1 永磁同步电机结构

2.2 永磁同步电机数学模型

2.3 永磁同步电机矢量控制系统

2.4 空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术

2.5 本章小结

第三章 基于神经网络PID近似动态规划速度调节器设计

3.1 传统PID速度调节器

3.2 神经网络PID控制器

3.3 近似动态规划原理

3.4 神经网络PID近似动态规划控制算法设计

3.5 本章小结

第四章 永磁同步电机调速系统建模与仿真

4.1 永磁同步电机及参数测量模块

4.2 矢量控制模块

4.3 永磁同步电机调速系统仿真

4.4 仿真结果与分析

4.5 本章小结

第五章 基于DSP28335的PMSM控制系统实现

5.1 永磁同步电机控制系统实验平台

5.2 系统硬件组成及基本原理

5.3 控制算法软件设计与实现

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读学位论文期间主要成果

致谢