永磁同步电机自抗扰伺服控制研究

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1、密级：中图分类号：硕士学位论文永磁同步电机自抗扰伺服控制研究研究生：范婷导师：郭小定学科：控制科学与工程研究方向：电力电子与电气传动2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterPermanentmagnetsynchronousmotorservocontrolresearchsincetheimmunityCandidate：TingFanSupervisorandRank：XiaodingGuoProfessor永磁同步电机自抗扰伺服控制研究学位类型学术

2、型学位作者姓名范婷作者学号13010401006学科（专业学位类别)控制科学与工程研究方向（专业领域)电力电子与电气传动导师姓名及职称郭小定教授实践导师姓名及职称所在学院信息与电气工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

3、作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要永磁同步电机(简称PMSM)具有结构简单、运行稳定、功率因数高、调速范围宽等特点，在高档数控技术、机器人技术、新能源汽

4、车、医疗器械等高精度、高性能控制领域得到广泛应用，随着现代工业生产对于控制性能的不断提升，在复杂工况条件下也需保证高效运行，但永磁同步电机是一个高阶、强耦合、非线性、时变的对象，在复杂的工业过程中，还存在很多不确定的内外扰动，这对PMSM的控制效果会产生不利影响，制约着高性能伺服系统的发展及应用。本文采用自抗扰控制策略对永磁同步电机进行伺服控制，对控制环路中的速度环和位置环进行了设计，改善了PMSM伺服控制的性能。本文首先介绍了永磁同步电机伺服系统的研究意义和现状，并对自抗扰控制技术控制机制以及研究

5、现状进行阐述，其次，介绍永磁同步电机在三种坐标系下的数学模型和矢量控制原理，奠定控制环路算法设计的基础。针对速度信号可采用传感器进行测量以及降低自抗扰控制器中状态观测器观测压力的考虑，提出对自抗扰控制器中扩张状态观测器进行降维改进，设计出速度环降阶自抗扰控制器，然后对速度环控制器的进行性能分析，并在MATLAB中对永磁同步电机伺服系统建模，对线性自抗扰控制和降阶自抗扰控制算法进行对比仿真实验分析，验证算法的有效性和合理性。伺服系统实际运行时，系统内部、外部扰动在经过速度环控制后仍会对位置环控制产生影

6、响，为提高位置环抗扰性能，在第二章的基础上我们对伺服系统的位置环采用降阶自抗扰控制器，同时，为提高位置环跟随性能，在位置环降阶自抗扰控制器中加入微分前馈控制，然后对位置环控制器进行性能分析，并在MATLAB中对比例和复合前馈控制的降阶自抗扰控制算法进行仿真实验对比分析，并验证算法的有效性和合理性。最后，本文以TI公司的TMS320F28069为控制核心,详细介绍了永磁同步电机伺服系统的硬件平台搭建以及系统控制软件模块算法的设计流程，并在搭建的实验平台上对本文所设计的速度环、位置环控制算法进行实验分析

7、，为今后进一步研究工作奠定基础。关键字：永磁同步电机；伺服系统；降维观测器；降阶自抗扰控制；矢量控制iABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasthecharacteristicsofsimplestructure,stableoperation,highpowerfactor,widespeedrange,andiswidelyusedinhigh-precision,high-performancecontrolfieldssuchashig

8、h-endnumericalcontroltechnology,robotics,newenergyvehiclesandmedicalequipment.Withthecontinuousimprovementofcontrolperformanceinmodernindustrialproduction,weneedtoensureefficientoperationundercomplexoperatingconditions.Whilepermanentmag