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高性能永磁同步电机伺服系统控制策略研究
资料介绍
目前数控机床进给系统的驱动多采用永磁同步电机(PMSM)伺服系统,进给系统的实质是永磁同步电机伺服系统的位置控制,所以伺服系统的性能与进给系统的性能息息相关。研究高性能的永磁同步电机伺服系统控制策略,可以提高进给系统的切削精度与工作效率,本论文针对此问题进行了如下研究:
首先,建立永磁同步电机在不同坐标系下的数学方程,分析能满足进给系统性能要求的PMSM矢量控制方案以及电流控制方案。针对PMSM的机械电气参数对设计电流控制器、速度控制器以及位置控制器的影响,提出了适合进给系统的同步电机参数辨识方案。
其次,为了提高进给系统的抗负载扰动能力,论文采用降阶观测器测量负载波动,并补偿到电流环中的设计方案。降阶负载转矩观测器相比全阶负载转矩观测器,结构简单,稳定性好。从仿真和实验两个角度验证,加入电流环前馈补偿后,由于负载突增突减而引起的转速波动被充分抑制。
再次,为了解决PID控制器响应时间和超调之间的矛盾,提出一种PI-PD控制器,仿真和实验表明,在位置伺服中采用此种控制器可以减小动态误差,有效提高系统位置控制精度。
最后,搭建基于英飞凌32位高性能单片机TC1767为核心的PMSM伺服系统控制平台,主要编写软件控制算法,实现对伺服电机的高性能控制。从最后实验的结果可以看出,基于降阶负载转矩观测器的电流环前馈补偿方案,鲁棒性好,抗扰能力强,适用于进给系统;PI-PD控制器可以提高伺服系统定位精度,有很好的跟随特性。
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资料：bitboy
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