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1、I重复控制在永磁电机低速控制系统中的设计摘要：随着电力电子技术、微电子技术、电机控制理论以及稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机（P M S M ）得以迅速使用。除了具有一般同步电机的工作特性以外，永磁同步电机还具有效率高、结构简单、转动惯量小、维修性好等特点。因此，广泛应用于柔韧性制造系统、工业机器人、办公自动化、数控机床以及航空航天等领域。由于永磁同步电机是一个非线性、多变量、强藕荷的系统，采用传统的 P I D 控制方法很容易受电机参数变化和负载扰动等不确定因素的影响。为了提高控制系统的动态和静态特性，可以采用新型控制理论和智能控制理论代替 PID 控制，比如滑模控制、神经网络控制、模糊
2、控制等。本文将分析重复控制用于永磁电机低速控制系统中的设计。关键词:重复控制；永磁电机；低速控制系统；设计原理Abstract:with the rapid development of power electronic technology, microelectronics technology, motor control theory and rare earth permanent magnet materials, the permanent magnet synchronous motor (P M S M) can be used quickly. In addition to
3、 the general characteristics of synchronous motor, permanent magnet synchronous motor has the advantages of high efficiency, simple structure, small inertia, good maintainability and so on. Therefore, it is widely used in flexible manufacturing systems, industrial robots, office automation, CNC mach
4、ine tools and aerospace, etc. Because of the permanent magnet synchronous motor is a nonlinear system, multivariable, strong coupling, using the traditional P I D control method is easily affected by motor parameter variations and load disturbances and other uncertain factors. In order to improve th
5、e dynamic and static characteristics of the control system, the new control theory and intelligent control theory can be used instead of PID control, such as sliding mode control, neural network control, fuzzy control and so on. In this paper, the repetitive control is used to design the low speed c
6、ontrol system of permanent magnet motor. IIKey words: repetitive control; permanent magnet motor; low speed control system; design principle 目 录摘要 .I关键词 .IAbstract: .I一、 绪 论 .1（一）课题研究的背景及意义 .1（二）永磁同步电机控制系统的国内外研究现状 .1二、 重复控制系统 .2（二）重复控制发展现状 .2（二）重复控制研究 .3三、 永磁同步电机低速控制系统 .4四、 重复控制在永磁电机低速控制系统中的设计 .5（一）
7、重复控制方法是通过内部模型作为基础而运行 .5（二）仿真波形分析 .6结 论 .72参考文献 .8致 谢 .931一、 绪 论（一）课题研究的背景及意义一个国家的综合实力如何，可以通过观察其国家的航空航天事业的水平来确定。在人类的发展历程上，人们不断研制出各种航天器进行太空探索活动。初期时，类似于导弹，火箭，或各种航天器的飞行器，其研发制造过程中，需要进行多次试飞以确定研制过程中所涉及的大量技术参数。多种航天器在试飞的过程中若采用实物进行试验，需要大量的人力及财力的支持，且试验时具有一定的安全隐患。目前计算机技术快速发展，计算机仿真技术在航空航天领域得到大范围应用。利用计算机仿真，在给出特定技
8、术参数的基础上，通过计算机技术模仿实物的实验，避免了实验所带来的危险性，而更为重要的是仿真在保证实验数据真实性的基础上，与实物试飞相比具有极大的经济优势。在仿真测试中，借助于计算机的精细控制结合转台测试设备，可模拟各种航天器或其它飞行器在真实试飞时的环境，进而对给定参数下的技术参数进行分析实验。模拟仿真可以在实验环境下，在可操控条件下，将传统的具有一定危险性的实物试飞用可多次反复的模拟仿真来替代，对飞行器的相关技术参数多次实验，以改善其性能指标，最终使得所设计的飞行器有更合理的技术参数。（二）永磁同步电机控制系统的国内外研究现状在材料学（永磁材料）的快速发展的同时，各国 PMSM（永磁同步电机
9、）的研究日益受到研究人员青睐，同时也增多了 PMSM 的伺服控制方式。十九世纪二十年代世界上诞生了首个永磁体电机，当时天然的铁矿石被充作永磁体电机的永磁体，由于这个原因使得永磁体电机体积异常的大，为应用所转运带来不便。电励磁电机的出现逐步淘汰了最初的使用天然磁铁的永磁体电机。而如今铁氧2体或铝镍钴等永磁体材料的发现使得磁性能有了较大程度的提升。二十世纪六十至八十年代人们发现了更适合做永磁体的稀土钴和钕铁硼材料。相比于稀土钴，钕铁硼材料因为其磁密度高、剩磁性能强、成本较低的特点，更多的应用于永磁体电机中。永磁同步电机，去除了电励磁绕组和电刷等环节，采用永磁体来励磁，简化了同步电机结构，同时使得电
10、机的功率因数等技术参数得以明显提升。同时，由于永磁同步电机定子电流减小及电能消耗明显下降，转子在电机正常运行时其电阻损耗相当小。除上述诸多优势外，永磁同步电机还具有体积小，维护成本低，运转效率高，转动扭矩大，机械特性强度大、易于散热等特点。根据永磁体转子在安装时的差异，可以将永磁体同步电机分为插入式，内装式或者是面装式。二、 重复控制系统（二）重复控制发展现状重复控制原理是基于内模理论应用的基础上逐渐演变发展而形成的。内模原理概念首次由 Francis B. A 和 Wonham W. M 应用于他们共同撰写的多变量线性调节器模型原理中。在内模原理中给出了一条永磁体电机方面很具有指导性的理念，即当外部信号的动力学模型已经构建且包含于控制器中时，可以很大程度的提升控制系统的控制精度，进而为实现给定信号的无静止跟踪提供依据。一九八一年两学者 Inoye T（日本） 与 Iwai S（日本）在内模原理基础上在抑制谐波时采用了重复控制的方式，提升了电机的伺服控制精度，以此为基础他们进一步提出改良应用于加速器的励磁电源精度的方法，并确定了可重复控制的理论。一
