基于滑模变结构控制的永磁同步电机伺服系统

论文摘要

高性能伺服控制系统日益广泛地应用于现代工业、家用电器和国防等各个领域。采用先进控制策略和全数字控制技术的永磁同步电机伺服系统,己成为高性能伺服系统发展的主流方向。应用在交流伺服系统上的背景技术不断进步,同时市场对伺服系统性能、成本及自适应能力的要求也不断提高。本文从详细分析了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,选取了基于i_d=0的转子磁场定向矢量控制方式,采用电压空间矢量(SVPWM)调制技术,建立了位置、转速、电流三闭环控制的永磁同步电机伺服系统。针对伺服系统在运行过程中参数变化及负载扰动等问题,深入分析了连续与离散系统滑模变结构控制器设计的基本原则和方法,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,改进了基于趋近率的单段滑模面变结构控制,设计了适用于矢量控制位置伺服系统的分段式滑模变结构控制器。在Matlab/Simulink 7.1仿真环境和以FreescaleMC56F8346DSP为核心的实验系统平台进行了详尽的仿真和实验研究。结果表明本系统满足高性能伺服控制系统的基本要求,滑模变结构控制能够有效应用于矢量控制伺服系统并提高其鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 伺服系统概述
• 1.2.1 伺服系统组成
• 1.2.2 伺服系统的发展史
• 1.2.3 伺服系统的发展趋势
• 1.3 永磁同步电机伺服系统
• 1.3.1 永磁同步电机伺服系统概述
• 1.3.2 永磁同步电机的高性能控制策略
• 1.3.3 永磁同步电机伺服系统的国内外研究现状
• 1.4 滑模变结构理论发展及应用情况
• 1.4.1 滑模变结构控制的引入
• 1.4.2 滑模变结构理论研究和发展状况
• 1.4.3 滑模变结构控制在交流伺服系统中的应用
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 永磁同步电机伺服系统及矢量控制技术
• 2.1 永磁同步电机数学模型
• 2.2 永磁同步电机的矢量控制
• 2.2.1 矢量控制原理
• 2.2.2 矢量控制策略及实现方式
• 2.3 电压空间矢量调制（SVPWM）
• 2.4 永磁同步电机位置伺服控制系统
• 2.5 伺服控制系统仿真模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 永磁同步电机伺服系统的滑模变结构控制研究
• 3.1 滑模变结构控制理论基础
• 3.2 永磁同步电机伺服系统滑模变结构控制器的设计
• 3.2.1 滑模变结构控制器的设计方法
• 3.2.2 永磁同步电机矢量控制系统的滑模变结构控制
• 3.2.3 基于趋近率的单段滑模变结构控制器设计
• 3.2.4 分段滑模变结构控制器设计
• 3.3 系统仿真与结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 永磁同步电机伺服系统硬件及软件设计
• 4.1 硬件系统设计
• 4.1.1 DSP控制器
• 4.1.2 功率电路
• 4.1.3 控制电路
• 4.2 软件程序设计
• 4.2.1 CodeWarrior集成开发环境介绍
• 4.2.2 主程序及中断服务程序
• 4.3 本章小节
• 第五章 实验结果及其分析
• 5.1 实验结果及分析
• 5.1.1 速度控制
• 5.1.2 位置控制
• 5.2 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢