基于MRAS的PMSM无速度传感器矢量控制系统的研究

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永磁同步电机以其结构简单、体积小、效率高等优点,在高性能的伺服系统中得到了广泛的应用。传统的带有机械传感器的控制系统存在体积大、价格高、难以维护等缺点,无速度传感器控制的永磁同步电机克服了上述缺点,使其成为近年来研究的热点。  交流伺服系统无速度传感器的控制方法有多种,但是这些方法大多在电机低速运行时受电机参数不确定性影响较大。为了寻找一种简单易行、鲁棒性较好的控制方法,对不同的方法分别进行了研究,并针对永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统存在的问题提出了解决方案。  首先介绍了永磁同步电机的数学模型,分析了永磁同步电机的矢量控制方法和电压空间矢量脉宽调制的原理,通过上述理论研究,本文选取id=0的矢量控制方法,并基于该方法设计了包含电流环和速度环的双闭环控制系统。  然后分别对扩展卡尔曼滤波算法和模型参考自适应控制算法的原理进行了研究,考虑到电机运行过程中参数的不确定性对控制性能的影响,在传统的MRAS算法的基础上进行了改进,加入了对定子电阻的估计,实现了同时对定子电阻和转子速度的在线估计,并对估计算法进行了简化。  最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了上述三种方案的仿真模型,进行了仿真实验,并对上述三种方案的仿真结果进行了对比分析。仿真结果表明改进后的算法使得转速的估计对电阻的不确定性有较强的鲁棒性,保证了电机在一个较宽的速度范围内正常运行,且具有良好的动态性能和静态性能。
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