基于滑模观测和模糊逻辑的永磁同步电机控制技术及应用
发布时间：2023-01-08 14:01
随着功率器件以及电机控制技术的发展,交流电机在工业和日用电器中应用的占比越来越高,永磁同步电机凭借自身结构简单,工作效率高,控制技术成熟等优点,在交流伺服系统中占据重要位置。在永磁同步电机控制领域中,电机控制策略、逆变器控制技术、转子位置以及速度检测方法和控制器的设计都是与系统控制性能息息相关的重要课题。由于电机控制涉及到复杂算法,传统单片机在计算速度与数据处理能力上无法满足需求,计算性能更好的数字信号处理器成为电机控制的最佳选择。本文详细分析了基于坐标变换原理的永磁同步电机矢量控制策略,使用空间矢量脉宽调制算法实现逆变器的控制,建立速度、电流双环控制系统,实现永磁同步电机的控制。由于编码器的存在增加了成本并且影响控制性能,本文采用滑模观测器估算电机转子位置同时对电机进行测速,用以实现速度闭环控制。在控制器的设计上,本文根据控制系统的性能指标,设计电机控制系统PI控制器参数,同时引入模糊控制算法对速度环PI控制器参数进行优化。论文通过Matlab/Simulink软件仿真验证了矢量控制算法、空间矢量脉宽调制算法、PI参数设计方法的正确性,并且通过对比仿真证明了模糊控制算法提升了系统的控...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 永磁同步电机的相关控制技术
1.2.1 永磁同步电机的矢量控制技术
1.2.2 永磁同步电机参数的滑模预测技术
1.2.3 永磁同步电机的智能控制技术
1.3 永磁同步电机在塑料挤出机中的控制与监测应用
1.4 论文主要内容及章节安排
第二章 永磁同步电机的矢量控制与滑模观测器设计
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的坐标变换
2.2.1 塑料挤出机伺服系统
2.2.2 永磁同步电机的物理模型
2.2.3 三相静止坐标系数学模型
2.2.4 静止三相/两相坐标Clarke变换
2.2.5 静止/旋转两相坐标Park变换
2.2.6 旋转两相坐标系数学模型
2.3 永磁同步电机的矢量控制技术
2.3.1 塑料挤出机伺服系统矢量控制
2.3.2 空间矢量脉宽调制(SVPWM)与三相逆变技术
2.3.3 空间矢量脉宽调制技术的算法实现
2.4 滑模观测器设计
2.4.1 滑模观测器模型
2.4.2 滑模观测器稳定条件
2.4.3 改进切换函数
2.5 PMSM转角与速度计算
2.6 本章小结
第三章 永磁同步电机模糊控制系统建模与仿真
3.1 引言
3.2 永磁体同步电机的电流环和速度环控制
3.2.1 PMSM电流环PI控制器设计
3.2.2 PMSM速度环PI控制器设计
3.3 PMSM速度环的模糊逻辑PI参数自调整控制
3.3.1 速度环模糊PI控制器设计
3.3.2 模糊逻辑处理过程
3.4 永磁同步电机控制系统建模与仿真
3.4.1 PMSM坐标变换算法模型
3.4.2 PMSM空间矢量脉宽调制算法模型
3.4.3 PMSM模糊控制算法模型
3.4.4 PMSM控制系统仿真
3.5 本章小结
第四章 永磁同步电机DSP控制硬件系统
4.1 引言
4.2 永磁同步电机DSP控制系统
4.2.1 永磁同步电机DSP控制系统的硬件电路设计
4.2.2 伺服电机控制模式
4.3 PMSM主电路和驱动控制分析
4.3.1 主电路分析
4.3.2 DSP控制电路分析
4.3.3 IGBT驱动电路的分析
4.3.4 三相保护与伺服报警电路
4.4 信号采集及辅助电路分析
4.4.1 电流检测电路
4.4.2 辅助电源电路
4.4.3 数码管显示电路
4.4.4 485串口通信电路
4.5 控制系统软件设计
4.5.1 电机控制算法控制软件结构
4.5.2 主控制函数与中断设计
4.6 本章小结
第五章 永磁同步电机控制试验及在塑料挤出机中的应用
5.1 引言
5.2 PMSM速度控制实验结果分析
5.2.1 试验平台与参数设置
5.2.2 塑料挤出机PMSM速度控制实验结果分析
5.3 塑料挤出机料筒温度模糊控制
5.4 塑料挤出机生产过程云监控系统
5.4.1 塑料挤出机挤出生产线远程监控参数
5.4.2 挤出机生产线通信网关
5.4.3 基于阿里云平台的塑料挤出机生产线监控软件
5.5 本章小结
结论
攻读硕士学位期间取得的研究成果
参考文献
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SVPWM永磁同步电机调速系统研究[J]. 赵斯博,毕永利,张妍. 黑龙江大学工程学报. 2020(01)
[2]基于以太网的塑料挤出机远程监控与维护[J]. 贺澎,胡松喜. 塑料. 2019(06)
[3]单螺杆FDM线材挤出机机筒结构分析与优化设计[J]. 万田瑞,顾海,李彬,姜杰,张捷. 塑料科技. 2020(03)
[4]永磁同步电机矢量控制系统的建模仿真研究[J]. 翟影,俞建定,陈帅帅,陈翔. 无线通信技术. 2019(03)
[5]基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制系统设计[J]. 李益敏,陈愚,李云龙. 电气传动. 2019(08)
[6]永磁同步电机空间矢量控制仿真研究[J]. 徐善智,任家智,张晓荣,乔凌霄. 现代制造技术与装备. 2019(08)
[7]基于HIL的永磁同步电机矢量控制系统的开发[J]. 赵钢,朱奥辞,张世忠. 电测与仪表. 2019(21)
[8]基于Matlab与ccs的永磁同步电机矢量控制[J]. 闫福财,赵翼翔,陈文戈,王晗. 微电机. 2017(06)
[9]Improved estimation of rotor position for sensorless control of a PMSM based on a sliding mode observer[J]. Wahyu Kunto Wibowo,Seok-Kwon Jeong. Journal of Central South University. 2016(07)
[10]采用id=0的永磁同步电机矢量控制系统MAT-LAB/Simulink仿真[J]. 解小刚,陈进. 新型工业化. 2016(05)
硕士论文
[1]永磁同步电机的递归模糊神经网络控制研究[D]. 李佳懿.沈阳工业大学 2019
[2]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[3]永磁同步电机伺服驱动系统关键技术研究与实现[D]. 赵森.华南理工大学 2014
[4]基于SMO的PMSM的控制方法的研究[D]. 李明炎.杭州电子科技大学 2014
[5]基于神经网络的PMSM控制系统研究[D]. 向印中.长沙理工大学 2013
[6]基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究[D]. 李超.东北林业大学 2013
[7]基于DSP+FPGA的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 农先鹏.华中科技大学 2008
本文编号：3728602
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 永磁同步电机的相关控制技术
1.2.1 永磁同步电机的矢量控制技术
1.2.2 永磁同步电机参数的滑模预测技术
1.2.3 永磁同步电机的智能控制技术
1.3 永磁同步电机在塑料挤出机中的控制与监测应用
1.4 论文主要内容及章节安排
第二章 永磁同步电机的矢量控制与滑模观测器设计
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的坐标变换
2.2.1 塑料挤出机伺服系统
2.2.2 永磁同步电机的物理模型
2.2.3 三相静止坐标系数学模型
2.2.4 静止三相/两相坐标Clarke变换
2.2.5 静止/旋转两相坐标Park变换
2.2.6 旋转两相坐标系数学模型
2.3 永磁同步电机的矢量控制技术
2.3.1 塑料挤出机伺服系统矢量控制
2.3.2 空间矢量脉宽调制(SVPWM)与三相逆变技术
2.3.3 空间矢量脉宽调制技术的算法实现
2.4 滑模观测器设计
2.4.1 滑模观测器模型
2.4.2 滑模观测器稳定条件
2.4.3 改进切换函数
2.5 PMSM转角与速度计算
2.6 本章小结
第三章 永磁同步电机模糊控制系统建模与仿真
3.1 引言
3.2 永磁体同步电机的电流环和速度环控制
3.2.1 PMSM电流环PI控制器设计
3.2.2 PMSM速度环PI控制器设计
3.3 PMSM速度环的模糊逻辑PI参数自调整控制
3.3.1 速度环模糊PI控制器设计
3.3.2 模糊逻辑处理过程
3.4 永磁同步电机控制系统建模与仿真
3.4.1 PMSM坐标变换算法模型
3.4.2 PMSM空间矢量脉宽调制算法模型
3.4.3 PMSM模糊控制算法模型
3.4.4 PMSM控制系统仿真
3.5 本章小结
第四章 永磁同步电机DSP控制硬件系统
4.1 引言
4.2 永磁同步电机DSP控制系统
4.2.1 永磁同步电机DSP控制系统的硬件电路设计
4.2.2 伺服电机控制模式
4.3 PMSM主电路和驱动控制分析
4.3.1 主电路分析
4.3.2 DSP控制电路分析
4.3.3 IGBT驱动电路的分析
4.3.4 三相保护与伺服报警电路
4.4 信号采集及辅助电路分析
4.4.1 电流检测电路
4.4.2 辅助电源电路
4.4.3 数码管显示电路
4.4.4 485串口通信电路
4.5 控制系统软件设计
4.5.1 电机控制算法控制软件结构
4.5.2 主控制函数与中断设计
4.6 本章小结
第五章 永磁同步电机控制试验及在塑料挤出机中的应用
5.1 引言
5.2 PMSM速度控制实验结果分析
5.2.1 试验平台与参数设置
5.2.2 塑料挤出机PMSM速度控制实验结果分析
5.3 塑料挤出机料筒温度模糊控制
5.4 塑料挤出机生产过程云监控系统
5.4.1 塑料挤出机挤出生产线远程监控参数
5.4.2 挤出机生产线通信网关
5.4.3 基于阿里云平台的塑料挤出机生产线监控软件
5.5 本章小结
结论
攻读硕士学位期间取得的研究成果
参考文献
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SVPWM永磁同步电机调速系统研究[J]. 赵斯博,毕永利,张妍. 黑龙江大学工程学报. 2020(01)
[2]基于以太网的塑料挤出机远程监控与维护[J]. 贺澎,胡松喜. 塑料. 2019(06)
[3]单螺杆FDM线材挤出机机筒结构分析与优化设计[J]. 万田瑞,顾海,李彬,姜杰,张捷. 塑料科技. 2020(03)
[4]永磁同步电机矢量控制系统的建模仿真研究[J]. 翟影,俞建定,陈帅帅,陈翔. 无线通信技术. 2019(03)
[5]基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制系统设计[J]. 李益敏,陈愚,李云龙. 电气传动. 2019(08)
[6]永磁同步电机空间矢量控制仿真研究[J]. 徐善智,任家智,张晓荣,乔凌霄. 现代制造技术与装备. 2019(08)
[7]基于HIL的永磁同步电机矢量控制系统的开发[J]. 赵钢,朱奥辞,张世忠. 电测与仪表. 2019(21)
[8]基于Matlab与ccs的永磁同步电机矢量控制[J]. 闫福财,赵翼翔,陈文戈,王晗. 微电机. 2017(06)
[9]Improved estimation of rotor position for sensorless control of a PMSM based on a sliding mode observer[J]. Wahyu Kunto Wibowo,Seok-Kwon Jeong. Journal of Central South University. 2016(07)
[10]采用id=0的永磁同步电机矢量控制系统MAT-LAB/Simulink仿真[J]. 解小刚,陈进. 新型工业化. 2016(05)
硕士论文
[1]永磁同步电机的递归模糊神经网络控制研究[D]. 李佳懿.沈阳工业大学 2019
[2]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[3]永磁同步电机伺服驱动系统关键技术研究与实现[D]. 赵森.华南理工大学 2014
[4]基于SMO的PMSM的控制方法的研究[D]. 李明炎.杭州电子科技大学 2014
[5]基于神经网络的PMSM控制系统研究[D]. 向印中.长沙理工大学 2013
[6]基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究[D]. 李超.东北林业大学 2013
[7]基于DSP+FPGA的永磁同步电机伺服控制系统研究[D]. 农先鹏.华中科技大学 2008
本文编号：3728602
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/ljx/3728602.html