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1、.分类号 密级 UDC注 1 学学 位位 论论 文文基于永磁同步无齿轮曳引机的电梯基于永磁同步无齿轮曳引机的电梯节节能能控控制制算算法法与与软软件件设设计计（题名和副题名）（作者姓名）指导教师姓名 申请学位级别 硕硕士士 专业名称 控制理控制理论论与控制工程与控制工程 论文提交日期 2012.02.26 论文答辩日期 学位授予单位和日期 南南 京京 理理 工工 大大 学学 答辩委员会主席 评阅人 2012 年 02 月 26 日注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。.声声 明明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经
2、发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名： 年 月 日 学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名： 年 月 日 .摘摘 要要永磁同步电机以效率高、体积小、控制性能好等优点逐步成为新型电梯曳引机的主流。针对永磁同步电机的电梯驱动与控制技术已成为国内外的研究热
3、点。本文主要完成电梯用永磁同步电机伺服系统的控制算法设计与软件实现。首先分析了永磁同步曳引机驱动系统组成结构和工作原理，详细介绍了永磁同步电机的数学模型及其矢量控制策略，在此基础上对永磁同步曳引机伺服系统进行了数学建模。为了满足电梯对永磁同步电机调速控制的要求，分别设计了基于先进 PID 控制和模糊自整定 PID 控制的控制器，并利用 Matlab 进行仿真验证。针对永磁同步曳引机伺服控制系统，设计了引入了抗抖振的滑模控制器，分析了系统稳定性，仿真结果也验证了抗抖振滑模控制算法的有效性。为了有效克服系统模型的参数不确定性、外部扰动以及未建模动态，提高系统鲁棒性，设计了自适应鲁棒控制器，对控制系
4、统的稳定性及跟踪性能进行了理论分析和证明，仿真结果也证实了所设计的自适应鲁棒控制算法的有效性。完成了基于 DSP 芯片的永磁同步曳引机矢量控制系统的软件设计以及相关算法实现。采用模块化设计思想，分别设计了速度环模块、电流环模块、SVPWM 模块以及通信模块等。最后进行了软硬件的联合调试，分析了调试中遇到的主要问题，并给出了解决方案。实验结果表明，所设计的永磁同步曳引机伺服系统具有较好的调速性能，能够满足电梯驱动系统的要求。关键词关键词：电梯，永磁同步曳引机，先进 PID，模糊 PID，自适应鲁棒控制，DSP.AbstractPermanent magnet synchronous motor
5、(PMSM) with high efficiency, small size, and superior control performance gradually become the mainstream of new elevator traction machine. The drive and control technology of permanent magnet synchronous motor for elevator has become the hot research at home and abroad. First of all, this article a
6、nalyzes the servo system driven by permanent magnet synchronous traction motor, describes the mathematical model and field-oriented control strategies of permanent magnet synchronous motor, and derives the model of permanent magnet synchronous traction machine servo system. In order to meet the requ
7、irements for elevator speed control system with permanent magnet synchronous motor, the advanced PID control and fuzzy self-tuning PID control are brought up. Simulation result shows the validity of the proposed controller. In order to improve the robustness of permanent magnet synchronous motor pos
8、ition servo system, anti-buffet sliding mode control and adaptive robust control are introduced. For a class of second order nonlinear systems with parameter perturbation and external perturbation, sliding mode controller and adaptive robust controller are developed. The sliding mode control law ens
9、ures asymptotic tracking stability of the position servo system. But the violent chatting limits its application in practice. The adaptive robust control ensures the tracking within a desired precision, and all control signals are bounded. Simulation results confirmed the validity of the robust cont
10、rollers.Based on DSP hardware platform, software programming of PMSM servo system with vector control and algorithm are accomplished. Modular concept is used for design of speed controller, current controller, SVPWM, communication and so on. A combination debugging of hardware and software is done w
11、ell. Analysis and solution of main problems encountered in the debugging process are also given. Experimental results show that the design of permanent magnet synchronous motor servo system has good speed performance to meet the requirements of elevator drive system.Key Words: elevator, PMSM, advanced PID, fuzzy PID, ARC control, DSP.目目 录录摘摘 要要 .I Abstract.II 1 绪论绪论.11.1 电梯产业现状.11.2 电梯节能.21.3 电梯驱动技术.31.4 永磁同步电机控制技术.41.5 电梯驱动控制发展趋势.51.6 本文的研究内容.6 2 永磁同步曳引机控制系统分析与建模永磁同步曳引机控制系统分析与建模.72.1 电梯系统简介.72.1.1 电梯负载转矩分析.
