永磁同步电机伺服控制系统研究与设计

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1、TP302公开分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：永磁同步电机伺服控制系统研究与设计学号：_________________________1111082001姓名：_________________________赵鹏飞电路与系统专业名称：_________________________信息科学与工程学院学院：_________________________俞建定指导教师：_________________________论文提交日期：2014年06月

2、10日万方数据AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeResearchanddesignonservocontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotorCandidate：PengfeiZhaoSupervisors：(Associate)ProfessorJiandingYuFacultyofElectricalEngineeringandComputerScienceNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINAJune10,20

3、14万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可

4、以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________万方数据宁波大学硕士学位论文永磁同步电机伺服控制系统研究与设计摘要永磁无刷电机既有永磁同步电动机体积小、损耗低、效率高的特性，又具有造价低、驱控方便、运行可靠的自身优势，因此越来越广泛地被应用于伺服控制、航空器材、工业设备和汽车等行业。但是，目前多数永磁无刷电机控制系统存在着诸如控制策略陈旧、转矩脉动大、无位置传感器控制可靠性低等一系列问题，限制了其在高性能场合的应用和推广。因此，针对这些问题进行改善和优化一直是控制领域的研究

5、热点，研制开发具备良好伺服特性的永磁无刷电机控制系统，具有长远的实践及理论价值。本文就永磁无刷电机的构造与运行原理、转矩脉动抑制技术、智能控制等方面进行深入研究，并完成了无刷电机驱控系统的设计和实现。针对永磁无刷电机时变性强、非线性度高的特点，对永磁无刷电机的基本结构、组成特点和工作原理进行探索、建立其数学模型，分析无刷电机的驱动电路、控制策略及调速方式，完成了永磁无刷电机理论层面的研究。针对无刷电机运转时存在的转矩脉动特别是换相转矩脉动问题，首先对比分析5种不同PWM控制模式对无刷电机换相转矩脉动的影响，定量比较得出PWM_ON方式的优越性；接下来深入分析无刷电机换相期间的线圈电流波动

6、和换相转矩脉动的产生过程，揭示出换相转矩脉动产生的本质原因；在此基础上提出一种减少换相转矩脉动的“12步换相”控制策略，并和传统“6步换相”策略进行对比仿真。实验证明，该方法可以有效降低换相转矩脉动，增强电机运行平滑性。针对永磁无刷电机的伺服控制性能问题，研究PID控制的工作原理，对传统PID控制器在无刷电机控制上所显示的不足进行分析和归纳；提出一种基于PID神经元网络的智能控制策略，介绍了神经元PID的特点和优势，并对其控制系统进行了算法设计和实现；在永磁无刷电机闭环控制设计时运用神经元PID控制器，利用神经元的自学习功能，可以对系统参数进行实时训练和修改；分别对基于传统PID和神经元

7、PID控制器完成的无刷电机控制系统进行仿真。测试证明神经元PID控制器可以提高无刷电机的响应速度和工作特性。万方数据永磁同步电机伺服控制系统研究与设计相关理论分析和算法设计完成之后，对永磁无刷电机控制系统软硬件进行开发和设计。硬件方面，以NUC130RC1CN处理器为核心，对控制器外围电路及各个功能模块进行了设计和说明，在设计中分别集成了有霍尔和无霍尔两种闭环控制方式、总线电流和相电流两种电流采集方式、RS-485和CAN两种通信方