永磁同步伺服系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷向前推進，電力電子技術、微處理器技術、稀土永磁材料及先進的控制理論也迅速的發(fā)展。在這樣的環(huán)境下，交流伺服系統(tǒng)的應用與控制技術也得到了飛速的發(fā)展，而永磁同步電機由于其功率密度高、體積小、低轉動慣量、損耗低及效率高等優(yōu)點，且如今人們的環(huán)保與節(jié)能意識日益成熟，故其在交流伺服系統(tǒng)中的應用尤為突出。另一方面由于永磁同步電機的結構特點，使得其在中小功率場合的應用也十分廣泛，如定速驅動、調速驅動及高精度控制方面，幾乎涉及到每個工業(yè)

2、控制領域，且市場需求量巨大。然而目前市場上成熟的驅動器其算法還基本停留在PI算法，很大程度阻礙了其發(fā)展。本文主要是對永磁同步電機的高精度伺服算法的設計以及原理驗證樣機的設計與研制。主要工作如下：
　　 第一，利用永磁同步電機的固有凸極及磁路飽和效應引起的空間凸極，通過對定子電樞注入高頻脈振電壓從而估計出轉子的初始位置。通過分析高頻電流響應發(fā)現(xiàn)：交軸電流的基波分量中包含轉子的位置信息但存在多解問題，直軸電流的二次諧波分量包含著極性

3、信息可以有效的濾掉無效解，根據(jù)這兩者的信息從而估算出轉子的初始位置，為矢量控制作好鋪墊。
　　 第二，基于矢量控制思想以位置伺服為例通過兩步法設計了抗飽和控制律。先根據(jù)永磁同步電機的數(shù)學模型，根據(jù)系統(tǒng)的級聯(lián)特性用反推法設計了基本控制律，系統(tǒng)的穩(wěn)定性由李雅普諾夫函數(shù)來保證。然后通過命令濾波器引入了幅值與速率約束，并通過?濾波器來處理飽和約束下對系統(tǒng)的影響從而重構控制律。引入的命令濾波器還可以消除虛擬控制律微分引起的計算膨脹。最后利

4、用Tikhonov引理證明了加入命令濾波器后閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 第三，根據(jù)伺服驅動器的原理設計了整個硬件電路，包括控制部分及驅動部分，控制板采用TI公司的TMS320F2812為核心芯片，使用了其EV、ADC及SCI模塊來實現(xiàn)控制與通訊。驅動部分用來仙童公司的FSBB20CH60C智能功率模塊，配上相應的整流電路、濾波電路、緩沖電路、制動電路、隔離電路及電源管理電路。接著基于MATLAB GUI設計了上位機的操作介面，最后