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      《江苏大学》 2019年
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      基于新型扰动观测器的永磁同步电机复合滑模控制

      陈嘉龙  
      【摘要】:随着新技术和自动控制理论的发展,交流伺服电机控制系统已经成为自动控制系统的一个重要分支。永磁同步电机因为具有气隙磁密高、效率高、转矩惯量比大、转矩脉动小等优点,被广泛使用在数控机床、航空航天、机器人和各种军用设备等方面。近年来,以永磁同步电机为控制对象的交流伺服电机控制已经成为电机控制领域的研究热点。然而,永磁同步电机是一个强耦合且非线性的复杂系统。为了能够有效地提高永磁同步电机控制系统的抗干扰性和鲁棒性,减小时变参数和干扰的影响,本文拟利用滑模控制理论、扰动观测器技术,改善永磁同步电机调速系统的控制性能。首先,建立了永磁同步电机在旋转坐标系上的数学模型,对永磁同步电机伺服系统中主要的算法给出了介绍和分析。在MATLAB软件中构建了基于传统比例积分控制器的永磁同步电机矢量控制仿真模型,搭建了永磁同步电机伺服系统的实验平台,编写了相应的程序,实现了基于传统比例积分控制器的永磁同步电机矢量控制,并且对实验平台的硬件电路原理给出了简要的理论分析。其次,对滑模变结构控制原理作了简要介绍和分析,并且给出了用于永磁同步电机控制系统速度环的常规滑模控制器,给出了该控制器的仿真和实验结果。为了进一步提高滑模控制器表现,将超螺旋滑模控制算法应用于永磁同步电机控制系统,仿真和实验结果都验真了该超螺旋控制器的优越性。然后,以永磁同步电机控制系统为被控对象,实现了传统扰动观测器的应用。在此基础之上,进一步提出了一种新型扰动观测器理论,利用该理论推导了该永磁同步电机控制系统的一阶和二阶扰动观测器,并且进行了仿真和实验。仿真和实验结果表明,新型扰动观测器能有效观测永磁同步电机控制系统中的扰动量。最后,为了进一步提高超螺旋控制器的抗干扰能力,降低超螺旋控制器的开关增益,本文将新型一阶扰动观测器和超螺旋控制器相结合,构建了永磁同步电机控制系统的复合控制器。仿真和实验结果表明,超螺旋滑模控制加扰动补偿的控制方式具有较好的抗扰动能力,取得了期望的控制效果。
      【学位授予单位】:江苏大学
      【学位级别】:硕士
      【学位授予年份】:2019
      【分类号】:TM341;TP273

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