永磁同步电机交流伺服系统位置环控制策略研究与实现

作     者：孙伟 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙旭霞;吴玉新

授予年度：2017年

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步电机 交流位置伺服系统 位置环 模糊PI控制 

摘      要：高性能的位置伺服系统是自动化设备实现高精度生产加工的重要前提。永磁同步电机(PMSM)以其高动态性能、高效率和轻量化等优点,与飞速发展的电力电子技术和微电子控制技术相结合获得了优异的性能。基于永磁同步电机的交流位置伺服系统已成为电机伺服驱动系统的一个发展趋势。交流位置伺服系统通常为传统PID调节器控制的“三闭环结构,对于PMSM这一非线性的控制对象,传统PID调节器控制难以获得较好的控制效果。模糊控制具有不依赖对象的数学模型、鲁棒性强的特点,很大程度上能够克服系统模型参数的变化和非线性等不确定因素的影响。模糊PID控制器既具有传统PID控制器的精度又有较强的抗干扰能力。鉴于模糊PI控制器的优点,本文将模糊PI控制器引入到交流位置伺服系统的位置环,仿真实验表明位置环采用模糊PI控制器可以实现精确的位置控制并且提高了系统定位的快速性。设计以STM32F103单片机为控制核心的交流位置伺服驱动系统的硬件电路,包括位置信号接收电路、逆变桥电路、电流采样电路等,并搭建起交流位置伺服驱动系统的硬件平台。在此硬件平台的基础上设计系统的软件,主要包括:上电初期完成电机起动,电流环、速度环和位置环的采样与控制以及SVPWM策略的实现等。最后将所设计的软件程序在硬件平台上进行测试,实验结果表明,位置环采用模糊PI控制器可实现较为精确的位置控制,并且相对于传统PI控制而言定位的快速性更好。