永磁同步电机无差拍电流控制的研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步电机无差拍电流控制的研究谢传林二〇一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111504129广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）永磁同步电机无差拍电流控制的研究谢传林指导教师姓名、职称：曾岳南教授专业或领域名称：控制科学与工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：二〇一八年五月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)ResearchofDea

2、dbeatCurrentControlledPermanentMagnetSynchronousMotorCandidate:XieChuanlinSupervisor:Prof.ZengYuenanJune2018SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要在工业生产领域中，特别是机器人、数控机床，永磁同步伺服系统具有很重要的地位。随着智能制造装备的发展，对永磁同步伺服系统性能的要求也越来越高。永磁同步伺服系统一般采用位置环、速度环、

3、电流环的三环级联控制结构，在这种结构下电流环的响应速度直接决定了伺服系统的响应速度，提高电流环的带宽是提高伺服系统动态性能的关键。无差拍电流控制相当于高增益的P控制从原理上增加了电流环的带宽，但它是基于精准的电机数学模型，在实际运用过程中，系统的鲁棒性与跟踪性较差，对此，本课题提出改进型无差拍电流控制。首先本文基于坐标变换思想，将PMSM的数学模型从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系中，介绍永磁同步电机矢量控制架构并分析空间电压矢量调制的原理。随后根据PMSM数学模型，详细的推导传统无差拍电流控制的数学模型，分析采样延时产生的过程以及对电流环稳定性的影响并进行了采样延

4、时补偿；分析了电机参数（电阻、电感、磁链）变化对系统动态以及静态性能的影响；针对传统无差拍的缺陷，本课题提出了改进无差拍电流控制，即将微分平坦理论加入无差拍电流控制算法中，提高系统的鲁棒性并分析了系统的稳定范围和对电流稳态误差的影响，将离散积分加入无差拍电流控制中消除因电机参数变化引起的电流稳态误差，分析了积分系数取值的范围并进行Anti-Windup，针对转速环控制器参数提出了一种快速整定方法，通过仿真验证了所提出理论的正确性与实用性。最后在以DSPTMS320F28335为控制核心实验平台进行改进型无差拍电流控制的实验，通过实验来验证本文所提出理论的有效性与实用性

5、。实验结果表明，改进型无差拍电流控制相当于二自由度PI控制，使电流环同时具有良好的响应速度、鲁棒性以及跟踪精度。关键词：永磁同步电机；无差拍电流控制；微分平坦理论；鲁棒性；离散积分；电流稳态误差IABSTRACTABSTRACTInthefieldofindustrialproduction,especiallyrobots,numericalcontrolmachinetools,permanentmagnetsynchronousservosystemhasanimportantposition.Withthedevelopmentofintelligentman

6、ufacturingequipment,theperformanceofpermanentmagnetsynchronousservosystemisalsoincreasing.Thepermanentmagnetsynchronousservosystemgenerallyadoptsathree-loopcascadecontrolstructureofpositionloop,speedloop,andcurrentloop.Inthisstructure,theresponsespeedofthecurrentloopdirectlydeterminesth

7、eresponsespeedoftheservosystem,andthebandwidthofthecurrentloopisincreasedtoimprovetheservo.Thekeytodynamicsystemperformance.Deadbeatcurrentcontroisequivalenttohigh-gainPcontrol,whichincreasesthebandwidthofthecurrentloopinprinciple.However,itisbasedonaprecisemathematicalmodeloft