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永磁同步电机(PMSM)由于其本身独特的优点,在数控机床,机器人等航天及工农业领域应用都非常广泛。所以,研究并制造出高性能,高可靠性的永磁同步电机交流伺服系统有十分重要的现实意义。本文以广州市科技攻关项目为背景,从控制理论和工程应用两方面对永磁同步电机伺服系统进行了深入的研究。
本文首先分析了永磁同步电机的数学模型,通过对永磁同步电机控制策略的比较,选择永磁同步电机矢量控制作为本文的基本控制策略。然后详细阐述了系统控制的主要环节,包括双闭环控制以及SVPWM技术,以及这些策略对调速性能的影响及实现步骤。
然后介绍了滑模变结构控制的基本理论,在此基础上,结合永磁同步伺服系统方程和线性时变滑模结构理论,提出了基于双闭环解耦的滑模变结构矢量控制方法,较好地解决了永磁同步电机运用中的非线性耦合问题。并对这个方法相关的数学证明进行阐述,给出了此方法实现的步骤。在MATLAB上对此方法进行仿真分析,证明此方法对扰动有强鲁棒性。
最后,以TMS320LF2407 DSP为核心,设计了永磁同步矢量控制电路及相关外围电路,搭建控制主回路等硬件平台,然后以此为基础设计永磁同步电机矢量控制算法,包括控制算法,采样算法,串行通信,弱磁控制等。并通过调试和分析实验结构,证明整个控制系统已经初步实现项目性能要求。