基于负载转矩观测器的无刷直流电机非线性控制

发布时间：2024-04-14 10:22

　　传统的无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)系统多采用PID控制且由PWM方波驱动,导致无刷直流电机存在调速响应慢,转矩脉动及噪声大的问题;同时位置传感器的使用会降低电机系统运行的可靠性。因此解决上述问题对提高电机系统的性能有重要的意义。本文以无刷直流电机控制系统为研究对象,采用空间电压矢量脉宽调制技术(Space Voltage Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)驱动BLDCM,同时设计速度环电流环双滑模控制器及负载转矩观测器。为解决位置传感器带来的问题,利用卡尔曼滤波算法对无位置传感器的无刷直流电机控制系统进行研究。首先,根据无刷直流电机的原理得出其数学模型,并介绍了SVPWM原理。根据电机数学模型及SVPWM原理使用Matlab/Simulink仿真软件搭建了无刷直流电机及其驱动系统的仿真模型。仿真结果验证了SVPWM驱动无刷直流电机具有良好的控制效果。其次,对滑模控制方法进行了详细的介绍,在设计出无刷直流电机滑模控制器及负载转矩观测器的前提下,搭建了基于滑模控制器的无刷直流电机双闭环控制系统...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题的研究目的、意义
    1.2 无刷直流电机的控制系统国内外研究概况
    1.3 无刷直流电机控制策略的研究现状
        1.3.1 无刷直流电机的控制方法
        1.3.2 无位置传感器的控制方法
        1.3.3 无位置传感器控制下的起动方法
    1.4 本文的研究主要内容
第二章 无刷直流电机的原理、数学模型以及控制原理
    2.1 无刷直流电机的结构与工作原理
    2.2 无刷直流电机数学模型及SVPWM算法
        2.2.1 无刷直流电机的数学模型
        2.2.2 无刷直流电机两相静止坐标数学模型
        2.2.3 无刷直流电机dq坐标数学模型
        2.2.4 SVPWM原理及实现
    2.3 基于SVPWM驱动无刷直流电机PID控制
        2.3.1 PID控制器
        2.3.2 仿真结果及分析
    2.4 本章小结
第三章 无刷直流电机滑模控制
    3.1 滑模控制原理
        3.1.1 滑模的定义及其表达
        3.1.2 滑模控制的特点
        3.1.3 滑模控制的设计步骤
    3.2 滑模控制器设计
        3.2.1 改进型速度环积分滑模控制器
        3.2.2 d轴和q轴电流滑模控制器设计
        3.2.3 控制系统稳定性分析
    3.3 负载转矩观测器的设计
    3.4 仿真结果及对比分析
        3.4.1 有无负载转矩观测器对比仿真
        3.4.2 滑模控制与PID控制对比仿真
    3.5 本章小结
第四章 无刷直流电机无位置传感器卡尔曼滤波观测器
    4.1 无位置传感器转子位置检测原理
    4.2 卡尔曼滤波算法
    4.3 扩展卡尔曼滤波的原理
    4.4 基于扩展卡尔曼滤波的无刷直流电机无传感器控制
    4.5 仿真实验结果及分析
        4.5.1 高速运行时系统仿真
        4.5.2 低速运行时系统仿真
        4.5.3 转速突变时系统仿真
        4.5.4 定子参数变化时系统仿真
        4.5.5 存在未知负载时系统仿真
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3954535