永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、永磁無刷電機(jī)既有永磁同步電動(dòng)機(jī)體積小、損耗低、效率高的特性，又具有造價(jià)低、驅(qū)控方便、運(yùn)行可靠的自身優(yōu)勢(shì)，因此越來越廣泛地被應(yīng)用于伺服控制、航空器材、工業(yè)設(shè)備和汽車等行業(yè)。但是，目前多數(shù)永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)存在著諸如控制策略陳舊、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、無位置傳感器控制可靠性低等一系列問題，限制了其在高性能場(chǎng)合的應(yīng)用和推廣。因此，針對(duì)這些問題進(jìn)行改善和優(yōu)化一直是控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，研制開發(fā)具備良好伺服特性的永磁無刷電機(jī)控制系統(tǒng)，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的實(shí)踐及理論價(jià)

2、值。本文就永磁無刷電機(jī)的構(gòu)造與運(yùn)行原理、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)、智能控制等方面進(jìn)行深入研究，并完成了無刷電機(jī)驅(qū)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　針對(duì)永磁無刷電機(jī)時(shí)變性強(qiáng)、非線性度高的特點(diǎn)，對(duì)永磁無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、組成特點(diǎn)和工作原理進(jìn)行探索、建立其數(shù)學(xué)模型，分析無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、控制策略及調(diào)速方式，完成了永磁無刷電機(jī)理論層面的研究。
　　針對(duì)無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)特別是換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，首先對(duì)比分析5種不同PWM控制模式對(duì)無刷電機(jī)

3、換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響，定量比較得出PWM_ON方式的優(yōu)越性；接下來深入分析無刷電機(jī)換相期間的線圈電流波動(dòng)和換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的產(chǎn)生過程，揭示出換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的本質(zhì)原因；在此基礎(chǔ)上提出一種減少換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的“12步換相”控制策略，并和傳統(tǒng)“6步換相”策略進(jìn)行對(duì)比仿真。實(shí)驗(yàn)證明，該方法可以有效降低換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，增強(qiáng)電機(jī)運(yùn)行平滑性。
　　針對(duì)永磁無刷電機(jī)的伺服控制性能問題，研究PID控制的工作原理，對(duì)傳統(tǒng)PID控制器在無刷電機(jī)控制上所顯示的不

4、足進(jìn)行分析和歸納；提出一種基于PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的智能控制策略，介紹了神經(jīng)元PID的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；在永磁無刷電機(jī)閉環(huán)控制設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用神經(jīng)元PID控制器，利用神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)功能，可以對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)訓(xùn)練和修改；分別對(duì)基于傳統(tǒng)PID和神經(jīng)元PID控制器完成的無刷電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。測(cè)試證明神經(jīng)元PID控制器可以提高無刷電機(jī)的響應(yīng)速度和工作特性。
　　相關(guān)理論分析和算法設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)永磁無刷電機(jī)控制系