基于磁编码器的永磁同步电动机速度伺服系统研究

admin · 发表于 2022-9-21 20:48:06

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雅宝题库解析：
永磁同步电动机(PMSM)结构简单、体积小、重量轻、低速性能好，可应用于高性能伺服驱动系统。然而，永磁同步电动机的数学模型具有强非线性、强耦合的特性，应用传统控制方法很难取得令人满意的控制效果。为此，本文采用低功耗、高可靠的磁编码器作为永磁同步电动机转子位置传感器，并针对电磁转矩控制和速度伺服控制题目进行了深入研究，研究成果可明显改善电机的伺服控制性能，具有重要的理论意义和实际应用价值。论文完成的主要工作包括：首先，针对磁编码器输出的正弦和余弦信号，设计了一种信号校正补偿算法，用于校正磁编码器不理想因素导致的信号畸变。实验结果表明，该算法可有效校正磁编码器输出的两路正余弦信号存在的直流偏置、幅值不等和相位偏移。第二，为获取电机转子角位置和角速度信息，设计了一种基于状态观测器的磁编码器解调算法。与反正切法相比，该算法不需通过数值差分即可获得角速度信息，具有较强的干扰抑制能力。与基于锁相环的角度跟踪法相比，该算法考虑了电机的转速变化，角位置和角速度解算精度较高。实验结果表明，该解调算法是可行的。第三，针对转子磁场畸变导致的反电势波形非正弦题目，采用三相电流直接控制方案，设计了一种基于反电势补偿的电磁转矩控制方法。该方法可针对电机实际反电势波形，计算三相电流的给定，以实现电磁转矩的平稳控制。实验结果表明，该方法可明显抑制由于转子磁场畸变引起的电机转矩波动。第四，为改善速度伺服性能，设计了两种抗干扰速度控制器，分别为基于干扰观测器的PID速度控制器和自抗扰控制器。实验结果表明，两种控制器均可对负载和扰动力矩进行实时观测和补偿，可明显改善伺服系统的动态性能和干扰抑制性能，明显优于普通PID控制器。最后，以TMS320F2812处理器为核心，设计了永磁同步电动机速度伺服系统实验平台，对本文的解调算法和控制方法进行了实验验证。

基于磁编码器的永磁同步电动机速度伺服系统研究

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