论文总字数：20155字

摘 要

本文将主要研究内置式永磁同步电机基于扰动观测器的PMSM交流伺服系统低速控制。

论文主要内容：

首先通过在研究了PMSM的矢量控制理论，建立了PMSM的数学模型，之后通过对PMSM控制系统的研究分析，采用了基于扰动转矩观测的连续速度自适应观测器以获得低速状态下的连续转速，该方法能实时观测负载转矩扰动和低速时的连续速度变化，根据建立的PMSM控制系统数学模型设计以自适应转矩扰动观测器作为基本组成部分的连续速度观测器，并利用波波夫超稳定性理论给出了一种简单的自适应律。

最后，基于理论分析基础之上，运用matlab仿真软件对控制方法进行仿真处理，验证控制方法的可行性。

关键词：内置式永磁同步电机;连续速度自适应观测器;波波夫超稳定性理论

abstract

In this paper, low speed control of PMSM AC servo system based on disturbance observer is studied.

The main contents of this paper are as follows：

Firstly, the vector control theory of PMSM is studied, and the mathematical model of PMSM is established. Then, through the research and analysis of PMSM control system, the continuous speed adaptive observer based on disturbance torque observation is adopted to obtain the continuous speed at low speed. This method can observe the load torque disturbance and the continuous speed change at low speed in real time, According to the established mathematical model of PMSM control system, a continuous speed observer with adaptive torque disturbance observer as the basic component is designed, and a simple adaptive law is given by using Popov's hyperstability theory.

Finally, based on the theoretical analysis, matlab simulation software is used to simulate the control method and verify the feasibility of the control method.

Key words: Permanent Magnet Servo Motor; Continuous speed adaptive observer; Popov's theory of Superstability

目录

摘 要 I

abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1适用于中、高速运行的无传感器控制技术 1

1.2.2适用于零速和低速的方法 2

1.3本文主要研究内容 3

第二章永磁同步电机概述 4

2.1．永磁同步电机简介 4

2.2.永磁同步电机的结构 5

2.3.永磁同步电机的工作原理 6

2.4.永磁同步电机数学模型的建立及其分析 6

第三章依据数学方程的速度观测器设计 12

3.1波波夫超稳定性理论介绍 12

3.2观测器设计 12

第四章实验与仿真结果 15

4.1永磁同步电机仿真建模 15

4.1.1永磁同步电机的控制方法 15

4.1.2基于FOC技术的永磁同步电机建模 16

4.1.3转速给定部分 16

4.1.4比例积分（PI）模块 17

4.1.5坐标转换模块 17

4.1.6逆变器控制模块 19

4.1.7电动机模型 20

4.2永磁同步电机控制模型仿真 21

4.3连续速度自适应观测器仿真设计 23

第五章 论文总结及展望 27

5.1论文总结 27

5.2未来展望 27

致 谢 28

参考文献 29

第一章 绪 论

1.1课题研究背景

随着先进永磁控制系统技术的不断完善和应用高性能永磁控制系统芯片的不断迭级换代更新升级，高性能永磁交流同步电机（Permanent Magnet Servo Motor,PMSM）因为具有超大功率密度、效率高、转矩稳定、功率因数高、更便于自动控制、以及工作形式多样等优点，在许多工业领域，已经得到了越来越广泛的应用研究和推广应用。在永磁交流同步电机测速系统控制方法中，驱动电机处于低速时转速速度测量器的精度和脉冲扰动转矩都将直接影响电机控制系统的转速稳定性。特别是当电机脉冲扰动间隔时间，远大于电机速度检测采样响应周期时，使用这种传统速度测速控制方法，所造成的速度检测时间速度延迟很容易导致电机控制器转速变得不稳定，因而很难及时获得理想的电机速度采样响应控制特性。^[[1]]为了有效解决其在低速时可能产生的上述检测问题，许多连续运动速度检测计算方法被广泛提出但大多都是由于计算机容量大，造价过于昂贵等缺点，难以实际投入应用。以自定义适应转矩速度扰动控制观测器系统作为基本组成部分的连续式高速度扰动观测器系统能够有效率地提高基于PMSM的交流传动伺服系统的连续低速运行性能，算法简单实用，适于在基于DSP的PMSM交流伺服系统中使用。

1.2国内外研究现状

对于有关PMSM无传感器自动控制的关键技术如何实现，国内外很多相关专家学者已经对此课题，作了大量相关课题的调查研究和讨论决策工作，提出了切实可行的课题研究决策方法。根据无传感器PMSM转子位置自检测方法在不同速度区间的估算效果，可以把所有的无位置传感器转速检测控制方法再统一分为两大类：①分别为适用于中、高速的运动控制检测方法；②适用于自动控制零速或极低速的运动控制检测方法。

第一类无位置调速传感器传动控制器方法,主要适用于各种运行在中、高速速度范围内的双向调速动力传动系统。这类计算方法主要依赖电动机基波激励信号模型中与转速变化有关的驱动量，例如转速产生的反电动势值，来进行驱动转子中心位置和驱动速度的估算，由于有用电动机当运行在极高零速和极低速时，有用激励信号的驱动信噪比很低，通常难以准确提取。因此，从根本上讲来说，对基波激励的依赖性最终可能导致了这类检测方法在各种零速和低速条件下，对单个转子运动位置和旋转速度的自动检测失效。

第二类基于无位置运动传感器使用控制器的方法，能够直接实现对于电动机全速旋转范围（包括低速甚至零速）的各个转子运动位置和旋转速度自动检测。其中的基本原理主要是检测电机的凸极，由于检测电机的每个凸极中一般含有电机位置相关信息，因此，我们可以通过不同的励磁检测方式、不同的励磁信号自动检测和励磁分离处理方法，将电机位置相关信息估计计算出来。这样就能使得一台电动机无论运行在任何复杂工况下，均可通过自动跟踪转子凸极的办法快速找到每个转子转动位置并准确估算每个转子转动速度。

1.2.1适用于中、高速运行的无传感器控制技术

目前主要适用于中、高速运行的自动无线电传感器自动控制系统技术主要类型有以下列几类：磁链自动估计法、模型设计参考自动相适应法等。下面就每种通用方法的一些基本原理分别作简单的方法介绍并对其中的优缺点分别进行一个总结性的分析。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：20155字