永磁同步电机调速系统的控制策略研究

【摘要】近年来,交流调速系统在传动领域中的应用日益普遍,已成为现在伺服系统的主流,永磁同步电机(PMSM)作为调速系统的驱动设备,具有结构简单、体积小、反应速度快、精度高、稳定性好、过载能力强等优点,可广泛用于高精度的伺服驱动、机器人、数控机床、航天航空等领域。实现永磁同步电机在各种运行环境下的高精度调速控制是应用PMSM面临的主要问题,因此对永磁同步电机控制策略的研究具有重要的理论和实际意义。本文对永磁同步电机及其控制策略的研究现状,几种坐标系及其转换原理进行了简单的介绍,在此基础上得到PMSM在d-q坐标系下的数学模型。分析了几种常用的矢量控制方法及其特点,确定了PMSM的速度环、电流环的双闭环控制策略。针对PMSM速度控制面临的模型不确定性和干扰等问题,提出了永磁同步电机的线性自抗扰控制策略。在设计了速度环线性自抗扰控制器的基础上,进一步设计了电流环的线性自抗扰控制器,并对闭环系统进行了稳定性分析。对闭环系统进行了计算机仿真研究,仿真结果表明,自抗扰控制器具有良好的抗干扰性能。相比PI控制器,自抗扰控制器减小了系统的稳态误差,提高了系统的鲁棒性。针对PMSM速度控制中面临的非线性、不确定的问题,提出了一种基于ESO(扩张状态观测器)的参数自调整滑模控制策略。滑模控制算法结构简单,对参数变化和外部扰动不敏感,适合应用于电机的控制。为消除了干扰对切换增益选择的影响,利用ES0对扰动进行估计和补偿,并设计参数自调整率实现了切换增益的在线调整,消除了系统抖振问题,提高了系统的动态性能。仿真结果表明了控制器的有效性。
【作者】刘婉慈；
【导师】王晓明；马呈霞；
【作者基本信息】兰州理工大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】PMSM；调速系统；自抗扰控制；滑模控制；参数自调整；扩张观测器；

【参考文献】
[1]梁宇.用于双足式压电直线电机的驱动控制器[D].南京航空航天大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[2]崔鲁江.中外联合办学背景下大学生价值观教育研究[D].黑龙江大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[3]王三跃.褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D].太原理工大学,采矿工程,2004,硕士.
[4]王诗萌.亚硫酸钠催化吸收法煤层气脱氧的研究[D].华东理工大学,化学工程,2014,硕士.
[5]何月顺,汤彬,丁秋林.基于Web的数据挖掘技术的应用研究[J].计算机系统应用,2005,05:59-62.
[6]李永峰,王万绪,杨效益.煤矸石热活化及影响因素[J].煤炭转化.2007(01)
[7]丁展如.交通信息采集设备网络传输模块的设计和实现[D].浙江大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[8]记者李明.1月减持九次上海新梅业绩不佳被两大股东“抛弃”?[N].第一财经日报,2013-03-29C03.
[9]陈焜.超支化阳离子聚丙烯酰胺的合成及其应用性能研究[D].苏州大学,纺织化学与染整工程,2014,硕士.
[10]肖伟强,蔡泽祥,刘为雄,曾耿晖,陈桥平.同杆线路零序互感对纵联距离保护的影响[J].电力系统自动化,2009,03:84-88.
[11]林琳.论商品房买卖合同的信赖利益和期待利益[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[12]母剑桥.循环冻融条件下岩体损伤劣化特性及其致灾效应研究[D].成都理工大学,地质工程,2013,硕士.
[13]蔡钰茹.基于精益生产理论的成本流水线优化研究[D].东华大学,纺织工程（专业学位）,2014,硕士.
[14]朱福学.双离合器自动变速器（DCT）换挡控制策略的研究[D].西安科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[15]魏淑梅.论委托理财合同及其保底条款的法律效力[D].兰州大学,民商法学,2012,硕士.
[16]朱超.数控短电弧加工机床工具电极损耗规律分析及在线补偿[D].新疆大学,机械电子工程,2013,硕士.
[17]刘聪.基于排队理论的LTE差错控制机制建模及系统性能分析[D].吉林大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[18]尹炳琪.瞬变电磁标准信号源研制及接收机测试[D].吉林大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[19]董旭娟.秦岭河谷型乡镇环境评价指标体系研究[D].长安大学,建筑技术科学,2013,硕士.
[20]刘建佐.滚珠丝杠副力学特性及滚珠循环系统研究[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2012,硕士.
[21]崔育忠.JSHB型同步电动机失步保护及自动再整步装置[J].冶金自动化,1980,05:34-43.
[22]刘爱勤.贫血与缺血性卒中预后的关系[D].郑州大学,神经病学（专业学位）,2013,硕士.
[23]张宴奇.大庆外围低渗透油田水淹层录井精细评价研究[D].东北石油大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.
[24]尹丹.基于演化博弈的信任与知识共享相关关系研究[D].长安大学,企业管理,2013,硕士.
[25]蒋宇.轨道交通影响下的武汉市商业空间结构演变研究[D].湖南大学,建筑学,2011,硕士.
[26]杨帆.某制药厂废水的生物毒性评价研究[D].长安大学,市政工程,2013,硕士.
[27]徐潇.基于SSH框架的交易管理系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[28]刘玲.浅论我国股东代表诉讼前置程序[D].中国社会科学院研究生院,商法（专业学位）,2014,硕士.
[29]徐明明.基于TOD与SOD模式下城市轨道交通枢纽交通换乘布局研究[D].北京交通大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[30]蒋金鸽.超重核产生截面及锘同位素的转动性质研究[D].郑州大学,粒子物理与原子核物理,2013,硕士.
[31]李富成.论我国证人出庭难的现实原因及对策[D].湘潭大学,法律,2003,硕士.
[32]陈楠纬,孙水裕,任杰,曾佳俊,刘敬勇.咖啡渣燃烧特性及动力学研究[J].环境科学学报.
[33]谭万宏.电影《楚门的世界》中的真实观[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[34]丁醒.钝叶柃（Eurya obtusifolia H. T. Chang）及其近缘种染色体和ITS、trnL-F序列研究[D].西南大学,遗传学,2014,硕士.
[35]李沛虹.掺混煤矸石与烟道灰制超高水灰渣充填材料的研究[D].中国矿业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[36]娜嘉.《爱情公寓》语码转换的顺应性研究[D].内蒙古大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[37]张全纯.钛合金紧固件的选材探讨[J].航空工艺技术.1991(04)
[38]张恩超.基于钢丝绳漏磁检测定量算法研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2013,硕士.
[39]喻亮.三种三唑类杀菌剂对斑马鱼的内分泌干扰效应研究[D].浙江大学,农药学,2013,博士.
[40]郭登月.数控磨削过程能耗/碳排放模型分析与优化研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[41]曹雨真.中国传媒产业政策分析与研究[D].四川大学,行政管理,2003,硕士.
[42]代俊.3-烷氧基水杨醛希夫碱Co（Ⅱ）基簇合物的合成及其性质研究[D].西北大学,材料化学,2013,硕士.
[43]陈欢欢.青蒿素类药物抗血管生成作用及其对血管内皮生长因子和受体表达的影响[D].浙江大学,2003.
[44]杨帆.基于CuO、CdS分子和固体化合物的第一性原理研究[D].华中师范大学,2011.
[45]辛丽玲,何威,于剑,贾彩燕.一种基于密度差异的离群点检测算法[J].山东大学学报(工学版).
[46]王岩,强文义.最优风煤比控制技术的研究[J].控制与决策,2001,04:494-496.
[47]金晶.短波通信系统中8PSK调制方式识别技术的研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[48]莫建民,赵刚,李毓豪,陈永钊,陈荆.武钢热轧厂加热炉主PLC系统升级改造[J].冶金自动化,2004,05:63-65.
[49]史阳阳.旋翼型无人机自主着舰目标识别技术研究[D].南京航空航天大学,导航、制导与控制,2013,硕士.
[50]闫忠,刘安成.沼泽地区地震资料处理技术[J].石油地球物理勘探,2007,S1:40-45+140+6.