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《基于simulink的pmsm控制器的建模与控制仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第卷,第期红外文章编号一一一基于的控制器的建模与控制仿真吴恒王淦泉陈桂林中国科学院上海技术物理研究所,上海摘要为了使用交流永磁同步电机设计高精度光机扫描机构的运动控制器,作者分析了及其控制器的数学模型,用对和控制器进行了建模和仿真。在此模型的指导下,作者搭建出了达到预期性能的物理实验系统。通过电流环的仿真和实验结果对比证明,基于的控制器模型仿真结果真实可信,对于设计和调试运动控制器很有帮助。关键词建模仿真电流环运动控制中图分类号文献标识码一,一,一亡亡,,幽丁,五,幽一,、,一,、引言量轻、效率高,能提供业界已知的最高水平的动态
2、响应和扭矩水平,因而成为光机扫描成像系当前,空间遥感技术正朝大视场、高空间分统的伺服电机首选。但的控制器的结构辨率、高扫描效率和短帧时的方向发展。受探测复杂,在设计运动控制系统之前需要经过完全器发展水平的影响,电扫描结合机械扫描仍是而准确的建模与仿真过程。红外遥感成像的主要技术手段。而在高精度光机扫描系统中,运动部件是由伺服电机驱动的,的以其优异的建模能它的精度和动态特性直接决定了整个系统的性力成为仿真工具中事实上的工业标准,借助它可能。交流永磁同步电机由于体积小、重以把我们的精力集中在所关注的数学模型上,收稿日期一一作者简介吴
3、恒一,男,河南西峡人,博士生,主要从事电机控制的研究。一卜·济,,红外年月而繁琐的计算过程则由计算机去完成。电磁矢量在这些坐标系之间的变换是本文讨论及其驱动器的原理和数学控制器要完成的算法核心。矢量从口坐模型,讨论在特定控制策略下的数学变化和它标系到向坐标系的坐标转换称之为变们在中的建模过程。并将控换。从向到口坐标之间的转换为变换。制器的电流环模型和实验系统作一个对比,以由于三相绕组是型连接,所以三相电流符合验证其正确性。。。的性质。这些坐标系之间的转化总结如表基于矢量功率不变的约束圆。的结构与数学模型表一正、反变换的定子是由三
4、相绕组和铁心构成,并且三相绕组常以型连接。在转子结构上,,,,尽。,口用永磁体取代电励磁,从而省去了励磁变换变换线圈、滑环和电刷。与普通电动机相比,必须装有转子永磁体位置检测传感器,用来检测磁极位置,并以此实时地对电枢电流进行控一榨·夕一口制。“一指杨口己这里以常用的转子为凸装式为例,口,,口,,如图所示是一个等效结构图。为了叙述清楚,变换反变换这里建立三个坐标系。坐标系、口坐标系和向坐标系,解释如下。坐标系即以永磁同步电机三相绕组轴己一一。一作·线为中线的三相坐标系,三条轴线相差电一‘之“‘口一户口卜一冼口十袅口角度,是静止坐
5、标系。一骊一而口坐标系轴与轴重合,口轴为在同通过这组变换式,我们就可以在相对转子一平面上超前轴“电角度的坐标轴,是静止静止的坐标系上来分析的数学特性,坐标系。这里给出的电压电流、电磁转矩和机械向坐标系固定于转子的参考坐标,取磁方程为极轴线为轴,顺着轴沿旋转方向超前电角一丛鱿乓。度为轴图中的虚线坐标轴。向坐标系是旋转坐标系,轴与轴的夹角定义为。一尸叻,乞、“一、乞、乞。些兰一旦、一互《咚以式中,,为三相定子绕组的等效电阻,。为口沪尸·沪等效轴电感,、为等效轴电感,、表示机械角速度,尸表示极对数,砂,为永磁体的磁势,天为电磁转矩,黑
6、为负载转矩,为摩擦声图、阻力系数,为转动惯量。式就是我们建立等效结构图模型的依据。,,第卷,第期红外从式中也可以看到,输出力矩是和、从图中可以看出,是直流供电的,、、艺、、乞。紧密藕合的。如果采用令或,的我们通过信号对六个电子开关进行控制,矢量控制方式,则上式可以大大简化成式,从而在电机电枢内得到三相交流电流,这种方法称为空间矢量控制。可以推式中尸功,定义为,表示转矩系数,也称为出式,其中从、从、即是绕组到中性点电机常数。的电压从。、从、‘,。代入开关矩阵,就可了、卜鱼些庶成。。吕乞。必,公二以得到相电压,进而得到三相交流电流。
7、。。尸沪,、于斤,互色一黑」一黑」气一占、一丁山一注意到电机旋转的机械角度有如下方汪互‘,尹“一“·‘一天‘曰一早它是电机转子的角度位置编码器的输出,是电机矢量控制的重要参数之一。让乞,是最常用的一种磁场定向控制策引,介略,称为转子磁场定向控制冈。这时的控制就和直流电机的控制原理一样了。这种方法图的三相逆变器驱动控制简单,定子电流与电磁转矩输出成正比,无弱磁电流分量。如图的框图所示一,︺,,它需要两个一一控制回路,以满足礼和乞。一殊。、。。从仁。一︸红一哗卜日光机扫描系统一般是位置伺服控制系统,一铆刃巨布召与喊介驱动棋块具有位置
8、环、速度环、电流环三闭环结构。其中左八电流环是提高伺服系统控制精度和响应速度、改善控制性能的关键。所以我们下面的建模限‘于篇幅,仅对电流环进行,并将仿真结果和实际占,,之试刀测试的结构作对比。的建模的完整模型图的转子磁链定向控制经过拉氏变换,式可以变成了简单的加
