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本文旨在使采用永磁同步电机作为驱动设备的伺服传动系统能够满足更加苛刻的应用条件,获得更优的控制性能,展开相关控制算法的理论研究和方案设计,在如何提高功率因数、提高跟踪精度的同时扩大调速范围,并且获得良好的带载能力等实际工程问题上做了详细探讨。本文在理论研究的基础上设计相应的控制方案,在MATLAB/Simulink环境中进行方案仿真。并以TMS320F28335作为主控制芯片,设计了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的PMSM矢量控制伺服系统,对本文重点研究算法进行了实验验证。 首先,本文介绍了永磁同步伺服系统、弱磁调速以及滑模变结构理论的国内外研究概况。其次分别对SVPWM技术、单位功率因数控制、弱磁控制以及模糊滑模控制做了详细的理论探讨。在矢量控制技术的基础上,采用单位功率因数控制(UPFC)策略提高大功率电机驱动系统的功率因数和运行效率,降低逆变器容量需求;采用弱磁调速(FW)控制使永磁同步电机调速范围更宽;将模糊逻辑与滑模变结构控制相结合,在保证伺服系统渐进稳定的同时能有效削弱滑模抖振。为满足伺服系统,尤其是大转矩伺服传动系统的苛刻性能要求,在较大负载条件下以及运动学原理的限制下仍能够快速准确地跟随更加陡峭和苛刻的位置信号,并且具有更宽的调速范围,本文将模糊滑模伺服控制器(FSMC)和弱磁调速控制相结合,应用于永磁同步伺服系统中。接着在MATLAB/Simulink环境下分别搭建了应用以上算法的PMSM矢量控制系统仿真模型。结果表明,结合弱磁调速的FSMC伺服系统比只采用传统PI控制的伺服系统,响应更迅速,跟踪能力更强,跟踪精度更高,调速范围更宽,同时具备良好的带载能力。 最后,在理论研究和系统仿真的基础上,本文给出了基于TMS320F28335微处理器的永磁同步伺服控制系统硬件平台结构以及软件设计流程,分别对采取弱磁调速、PI伺服控制和模糊滑模伺服控制的PMSM伺服系统进行实验,实验结果与仿真结果是基本一致的,这些成果验证了本文重点研究和设计的控制算法应用于PMSM伺服传动系统的可行性和优势,为后续更加深入的研究打下基础。