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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有运行效率高、体积小、结构比较简单的优点,被大量应用到工程实际中。但是,PMSM在运行过程中会受到不确定因素的影响,譬如受到外部扰动因素的影响,如果不能跟踪到给定位置,在位置要求比较高的场合就无法满足系统的控制要求。为了使PMSM在受到干扰时能够尽快地跟踪到给定位置,满足永磁同步电机运行过程中对稳定性和鲁棒性的要求,本文以永磁同步电机位置控制为研究内容,采用了永磁同步电机L2滑模控制方法来对位置进行控制,并对该控制器的性能进行了分析。
首先,该论文介绍了永磁同步电机常用的控制方法以及永磁同步电机位置控制策略的发展,对矢量控制原理进行了分析,采用id=0的控制方式,根据PMSM结构和原理,建立永磁同步电机控制系统的数学模型。
其次,因为传统PID控制方法的参数不能根据系统的变化做出相应的改变,所以无法保证系统控制的准确性和稳定性,抗干扰能力达不到要求。而采用滑模控制理论,可以弥补这些方面的不足。于是,本文采用了L2滑模控制方法,通过与基于指数趋近律的滑模控制方法进行仿真对比,证明了该控制方法的有效性和鲁棒性。然后利用MATLAB/Simulink建立永磁同步电机L2滑模控制算法的仿真模型,将PMSM的位置偏差作为该控制器的输入量,形成位置外环控制与电流内环控制的双闭环控制,将本文采用的永磁同步电机L2滑模控制算法与传统的PID控制方法进行详细的仿真实验,从而在理论上验证了该控制方法具有较强的抗干扰能力。
最后,为了进一步验证永磁同步电机L2滑模控制方法在跟踪给定位置上具有更好的稳定性和抗干扰能力,本文以TI公司生产的TMS320F28335为控制芯片,搭建了永磁同步电机位置控制的实验平台。通过与传统PI控制方法进行对比实验,验证了永磁同步电机L2滑模控制方法的优越性。
首先,该论文介绍了永磁同步电机常用的控制方法以及永磁同步电机位置控制策略的发展,对矢量控制原理进行了分析,采用id=0的控制方式,根据PMSM结构和原理,建立永磁同步电机控制系统的数学模型。
其次,因为传统PID控制方法的参数不能根据系统的变化做出相应的改变,所以无法保证系统控制的准确性和稳定性,抗干扰能力达不到要求。而采用滑模控制理论,可以弥补这些方面的不足。于是,本文采用了L2滑模控制方法,通过与基于指数趋近律的滑模控制方法进行仿真对比,证明了该控制方法的有效性和鲁棒性。然后利用MATLAB/Simulink建立永磁同步电机L2滑模控制算法的仿真模型,将PMSM的位置偏差作为该控制器的输入量,形成位置外环控制与电流内环控制的双闭环控制,将本文采用的永磁同步电机L2滑模控制算法与传统的PID控制方法进行详细的仿真实验,从而在理论上验证了该控制方法具有较强的抗干扰能力。
最后,为了进一步验证永磁同步电机L2滑模控制方法在跟踪给定位置上具有更好的稳定性和抗干扰能力,本文以TI公司生产的TMS320F28335为控制芯片,搭建了永磁同步电机位置控制的实验平台。通过与传统PI控制方法进行对比实验,验证了永磁同步电机L2滑模控制方法的优越性。