基于自适应鲁棒滑模的永磁同步电机转速研究

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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)与直流电机、交流电机和异步电机比较,其内部转子采用的是永磁体,相较于一般的同步电机具有结构简单、运行效率高、免运行维护等优点近些年来受到人们的热烈追捧。并广泛应用于电梯、机器人、以及航空航天等高精尖领域。正因其具有不同于一般的电机结构导致了其控制系统也异于常规的速度调控。永磁同步电机的转子采用永磁体来替代原本的励磁绕组,虽然对于减少电机的体积,和减少能量的损耗上具有突出的特点。但正是其缺少励磁绕组采用永磁体,使其对电机的转子转速较难控制,故永磁同步电机的控制特点具有强耦合、复杂的非线性特点。在常规的永磁同步电机速度调控中,采用PI控制作为速度控制器,但面对永磁同步电机的非线性、复杂的时变系统时,控制效果往往达不到实际工艺要求。针对永磁同步电机在调速系统中的特点,引入了自适应滑模控制作为电机的速度调控。为了增强永磁同步电机的鲁棒性,对自适应滑模控制做出了改进,加入了鲁棒控制,以用于增强系统对于外界干扰的抵抗力。永磁同步电机优良的驱动系统依赖其具有高精度的转子信息作为支持,位置传感器在一段时间里获得了追捧。但安装相应的传感器会提高系统的成本,并且可能降低系统的可靠性。在常规方法中,常采用滑模观测器对转子位置和速度进行观测。本文在传统的滑模观测器的基础上使用基于扩展卡尔曼滤波的反电动势滤波器,以减少高频信息对转子位置估算的影响,同时在转子位置估计上采用锁相环技术对转子位置和速度信息进行估计。根据现目前永磁同步电机控制发展状况,并结合具体工程要求,总结出永磁同步电机的数学模型,并详细介绍永磁同步电机在后续控制中需要用到的坐标转换问题,并讲述了空间矢量脉宽调制技术作为控制电机良好运行手段的机制和原理为后续控制系统的开展提出理论基础。最后,经仿真分析,永磁同步电机具有较好的动静态响应和较强的鲁棒性,对于转子位置的估计也相对于常规的方法具有较高的精度。表明了该控制系统具备优良的调速能力和运行可靠性,并且能精确的检测位置信息。
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