基于滑模观测和模糊逻辑的永磁同步电机控制技术及应用

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随着功率器件以及电机控制技术的发展,交流电机在工业和日用电器中应用的占比越来越高,永磁同步电机凭借自身结构简单,工作效率高,控制技术成熟等优点,在交流伺服系统中占据重要位置。在永磁同步电机控制领域中,电机控制策略、逆变器控制技术、转子位置以及速度检测方法和控制器的设计都是与系统控制性能息息相关的重要课题。由于电机控制涉及到复杂算法,传统单片机在计算速度与数据处理能力上无法满足需求,计算性能更好的数字信号处理器成为电机控制的最佳选择。本文详细分析了基于坐标变换原理的永磁同步电机矢量控制策略,使用空间矢量脉宽调制算法实现逆变器的控制,建立速度、电流双环控制系统,实现永磁同步电机的控制。由于编码器的存在增加了成本并且影响控制性能,本文采用滑模观测器估算电机转子位置同时对电机进行测速,用以实现速度闭环控制。在控制器的设计上,本文根据控制系统的性能指标,设计电机控制系统PI控制器参数,同时引入模糊控制算法对速度环PI控制器参数进行优化。论文通过Matlab/Simulink软件仿真验证了矢量控制算法、空间矢量脉宽调制算法、PI参数设计方法的正确性,并且通过对比仿真证明了模糊控制算法提升了系统的控制性能。论文将基于滑模观测和模糊逻辑的永磁同步电机控制技术应用于挤出机生产试验中,采用DSP芯片TMS320F28035为主控芯片建立了电机控制试验平台,将试验数据通过网关和HTTP协议等上传至云服务器数据库,并在本地编辑在线监控界面,以便进行试验数据的实时获取和评估。通过试验证明了基于滑模观测器的永磁同步电机无传感控制系统能够实现预期的控制效果,具有实际应用价值。
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