基于自抗扰控制的永磁同步电动机伺服系统的研究

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1、中图分类号：TM301.2论文编号：143121301学科分类号：470.4054密级：天津理工大学研究生学位论文基于自抗扰控制的永磁同步电动机伺服系统的研究（申请硕士学位）一级学科：电气工程学科专业：电力系统及其自动化研究方向：电力电子及电气传动作者姓名：徐仕源指导教师：张德民副教授2017年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchofthePMSMServoSystemBasedonActiveD

2、isturbanceRejectionControllerByXuShi-yuanSupervisorZhangDe-minFebruary2017独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:彳钚签字日期:`。l刁年冫月冫日rt氵

3、稃午学位论文版权伎用授权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编,以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:彡馀乍氵隐导师签名:豸始侈‰签字日期:z。丨1年冫月冫午日签字日期:乃d,+⒎月讠屮摘要伺服系统是先进数控机床和工业机器人的核心部件之一，随着电力电子技术、现代控制技术以及数字信号处

4、理技术的发展，交流伺服系统在很多领域已经慢慢地取代了直流伺服系统。永磁同步电机以其高效率、高功率因数、价格适中等优点，被广泛地应用于伺服系统中。本文研究了一种以自抗扰控制技术为核心的永磁同步电机伺服系统，用新型的控制方法代替了传统的PID控制方法，能充分提高伺服系统的精度以及抗干扰能力。永磁同步电机是一个复杂的机电混合系统，对控制系统具有较高的要求，而自抗扰控制是一种新型的控制技术，它由跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性误差反馈控制律组成，它结合了经典PID控制器以及现代控制理论的设计方法，非常适合用于伺服系

5、统的控制。本文研究了自抗扰控制器的特性，自抗扰控制器的线性化方法及其参数配置过程，减少了自抗扰控制器参数的个数及简化整定过程，研究了利用系统模型信息的自抗扰控制器，并进行仿真验证。通过深入研究永磁同步电机数学模型，找到了系统存在扰动的原因，并将自抗扰控制器引入到永磁同步电机伺服系统中，根据永磁同步电机的数学模型，把系统的不确定项扩张为新状态，通过扩张状态观测器对扰动实时观测并对扰动进行补偿。在此基础上结合矢量控制设计了伺服系统的电流环，速度环和位置环控制器，并在Matlab/Simulink中对系统的各个模块进

6、行建模，完成了伺服控制系统的整体仿真，验证了控制策略的有效性。最后，设计了基于STM32处理器以及智能功率器件的伺服系统并设计了系统的驱动电路，电流检测电路，转子位置检测电路等硬件电路，并在分析了系统总体需求的基础上，对系统软件部分进行了设计调试。关键词：永磁同步电机自抗扰控制STM32矢量控制AbstractServosystemisoneofthecorecomponentsofadvancedCNCmachineandindustrialrobots.Withthedevelopmentofpowerel

7、ectronicstechnologyandmoderncontroltechnologyanddigitalsignalprocessingtechnology,ACservosystemhasgraduallyreplacedDCservosysteminmanyfields.Permanentmagnetsynchronousmotor,withitshighefficiency,highpowerfactor,moderatepriceandsoon,iswidelyusedinservosystems

8、.Inthispaper,aservosystemofpermanentmagnetsynchronousmotorbasedonActiveDisturbanceRejectionController(ADRC)technologyisapplied.Theaccuracyanddisturbancerejectionabilityoftheservosystemisimproved