无刷直流电机滑模变控制系统的研究

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本文在研究无刷直流电机的调速系统过程中,发现传统PID控制存在抗干扰能力弱、对负载的适应性差、对电机难以进行精确控制等不足,系统难以达到理想的性能。本文引入滑模变结构控制,对滑模变结构控制策略在调速系统的应用进行了研究并对其进行了相应的改进。运用滑模变结构控制器,减小对控制系统精确数学模型的依赖,削弱系统参数变化对性能指标的影响,提高了系统的控制性能。   本文对滑模变结构控制的基本概念、控制率以及存在的问题等进行了简要论述,同时对无刷直流电机的基本结构、工作原理及数学模型进行了分析。利用系统状态方程,根据滑模变结构控制的设计目标和方法,推导出无刷直流电机驱动系统的滑模变结构控制速度调节器的模型。针对无刷直流电机滑模变结构控制系统的抖振问题,讨论了削弱的方法,对传统滑模变结构控制进行了改进。为了验证改进滑模控制的正确性,运用Matlab/simulink模块搭建无刷直流电机,并进行仿真和分析。为比较改进滑模控制的优越性,对三种控制器进行仿真,调节各控制参数,使其达到最佳的控制效果。仿真结果表明,改进的滑模变结构控制器具有响应快、鲁棒性好等优点,其静、动态性能均优于PID控制和传统滑模控制,而且跟随性和抗干扰动性能优越,对电机参数的变化不敏感,使控制性能得到进一步的提高。
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