基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统硕士论文

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1、学校代号 10532 学 号 S07092060 分 类 号 TM313 密 级 硕士学位论文基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统学 位 申 请 人 姓 名 肖杨柳 培 养 单 位 电气与信息工程学院 导 师 姓 名 及 职 称 周腊吾 教授 学 科 专 业 电气工程 研 究 方 向 电力电子与电力传动 论 文 提 交 日 期 2010 年 4 月 10 日 学校代号：10532学 号：S07092060密 级：湖南大学硕士学位论文基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统学位申请人姓名： 肖杨柳 导师姓名及职称： 周腊吾 教授 培 养 单 位： 电气与信息工程学院 专 业 名

2、称： 电气工程 论 文 提 交 日 期： 2010 年 4 月 10 日论 文 答 辩 日 期： 2010 年 5 月 12 日 答辩委员会主席： 黄守道 Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Drive System Based on Fuzzy ControlbyXIAO YangliuB.E. (Shijiazhuang Railway Institute) 2007A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster

3、 of EngineeringinElectrical Engineeringin theGraduate SchoolofHunan UniversitySupervisorProfessor ZHOU LawuApril，2010基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统硕士学位论文I湖 南 大 学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作

4、者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日硕士学位论文II摘 要随着微处理器技术、电力电子技术和永磁材料制造工艺的发展，以及永磁同步电机(PMSM)自身的结构和运行特点，

5、PMSM驱动系统在工农业生产和航天等领域的应用越来越广泛。但是永磁同步电机驱动系统的良好性能都是建立在闭环控制基础之上的，因此如何获取转子位置和速度信号是整个系统中相当重要的一个环节。传统控制系统中位置主要由旋转变压器或者光电编码盘提供，但此类位置传感器均有着成本高，维护困难，恶劣工况适用性差等本质上的缺陷。因此，在一些特殊及精度要求不高的场合，由只根据采样电流、电压等易测量，通过特定方法估算转子位置和转速的无位置传感器控制策略将得到广泛应用。为进一步提高PMSM调速系统的快速性、稳定性和鲁棒性，具有易于构造、输出量连续、可靠性高、超调量小、鲁棒性强、能够克服非线性因素的影响等特点的模糊控制方

6、法得到了越来越多的关注。本文以永磁同步电机无位置传感器驱动控制系统为研究对象，主要工作分为MATLAB/SIMULINK仿真与系统的软、硬件实现两部。第一部分工作建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上介绍了相关矢量控制原理，尤其是本文所采用的定子电流最优控制策略。同时根据无位置传感器相关原理建立了用于替代传统机械位置传感器的滑模观测器，并引入基于模糊控制理论的模糊PI来替代传统PI ，完成了系统的MATLAB仿真。第二部分工作制作了以TMS320F2808DSP为核心控制芯片的硬件平台，软件的编写和工厂现场调试。MATLAB仿真和实验结果均表明了系统的有效性以及良好的控制性能，是一种较为理

7、想的控制方案。关键词: 永磁同步电机；无位置传感器；定子电流最优 ；模糊PI ；DSP基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统硕士学位论文IIIAbstractWith the development of microprocessor technology, power electronics technology and permanent magnetic materials manufacturing techniques, as well as tructure and operating characteristics of permanent magnet synchron

8、ous motor (PMSM), the PMSM drive system is widely applied in the areas of industrial and agricultural production. But the good performances of PMSM drive system are based on closed-loop control, it is quite important of how to obtain the rotor position and speed signals in this system. Traditionally

9、, the rotor position of the control system is mainly supplied by the resolver or optical encoder disk, but such position sensors have the nature defects of high costs, maintenance difficulties and poor performances in bad working conditions. Thus, sensorless control strategy which only according the

10、 sampling of the current and voltage to estimate the rotor position and speed by specific methods will be widely applied. To enhance the speed, stability and robustness of PMSM drive system further, fuzzy control method which has the characteristic of easy configuration, continue output, high reliab

11、ility, small overshoot and strong robustness has gained more and more attention.In this paper, sensorless permanent magnet synchronous motor drive system for the study is mainly divided into two parts of MATLAB/SIMULINK simulation and system software and hardware achievement. In the first part, the

12、auther established a mathematical model of PMSM, and on this basis, introduced the relevant principles of vector control, particularly the optimal control strategy used in this paper. At the same time, the author not only established a sliding mode observer to replace traditional mechanical position

13、 sensors according to the relevant principles, but also fuzzy PI to replace traditional PI under the introduction of fuzzy control theory, and then completed MATLAB simulation of the system. The second part included the designing of a hardware experiment platform using TMS320F2808DSP for core contro

14、l chip, software development and plant debugging.The results of MATLAB simulation and experiment, which show the prime control performance of the program and effectiveness of the system, prove that this program is an ideal control methodKey Words: PMSM; Sensorless; Vector Control; Fuzzy PI; DSP硕士学位论文IV目 录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书 .I摘 要 .IIAbstract.