直接驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤控制.pdf

1、隨著交流伺服技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制理論的發(fā)展，以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行元件的直接驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)逐漸成為高端伺服的主流。直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)去掉了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與負(fù)載間的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)精度和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性得到大幅提高，從而使伺服系統(tǒng)具有較高的定位精度和較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；但由于直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接承受大范圍變化的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這對(duì)伺服系統(tǒng)的抗擾動(dòng)和適應(yīng)性能提出了極高的要求。
　　本文以直接驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)并搭建直接驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

2、平臺(tái)，根據(jù)永磁同步電機(jī)的非線性特性和直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的特殊要求選擇非線性控制——反步控制實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速跟蹤控制。文中還依據(jù)經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)線性控制器——PI控制器用于伺服系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)，以對(duì)比非線性控制和線性控制的綜合性能。仿真結(jié)果表明，反步控制能精確、快速地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流跟蹤且具有較小的超調(diào)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化對(duì)轉(zhuǎn)速跟蹤的影響有限，綜合性能要優(yōu)于PI控制。
　　在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是未知的，所以在反步控制中

3、加入負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)機(jī)構(gòu)，即采用反步自適應(yīng)控制。仿真結(jié)果表明，反步自適應(yīng)控制能較好地對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行估計(jì)，十分接近反步控制的控制效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反步自適應(yīng)控制能準(zhǔn)確地估計(jì)出負(fù)載轉(zhuǎn)矩，能精確、快速地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速跟蹤且具有較小的超調(diào)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化對(duì)轉(zhuǎn)速跟蹤影響有限，轉(zhuǎn)速跟蹤性能要優(yōu)于PI控制。由于反步自適應(yīng)控制器并沒(méi)有對(duì)電氣參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)且沒(méi)有積分環(huán)節(jié)，造成電流跟蹤存在較小的穩(wěn)態(tài)誤差；另外，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣