一、永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计(论文文献综述)
汪汉宁[1](2021)在《基于CoE协议的永磁同步电机控制系统设计》文中指出在“工业4.0”和“中国制造2025”的时代背景下,我国迫切的需要更进一步的提升工业自动化、信息化、网络化的程度。这对伺服系统的通讯性能提出了实时性、同步性的要求,将伺服系统与基于以太网技术的现场总线结合,已然成为了伺服系统发展的重要方向之一。而在诸多伺服电机中,永磁同步电机(PMSM)有着体积小、响应快、控制性能好等优点,逐渐成为伺服系统的主流电机。在此背景下,本文设计了基于CANopen Over EtherCAT协议的永磁同步电机控制系统,采用EtherCAT总线作为伺服控制器与上位机的通讯方式,将老牌现场总线CAN的应用层协议CANopen移植到EtherCAT上,以填补其应用层的空白,最终实现对永磁同步电机高实时性、多功能的控制。本文首先介绍了永磁同步电机的经典数学模型,介绍了矢量控制与空间矢量脉宽调制的原理。在此基础上,确认了永磁同步电机控制系统的软硬件设计框架。硬件电路设计主要包括以智能功率模块(IPM)为核心的功率变换电路设计、以STM32和CPLD为核心的控制电路设计,以反激式开关电源为核心的控制侧供电电路设计,以ET1100为核心的EtherCAT通讯接口电路设计。然后,本文分析了EtherCAT总线原理,介绍了CiA402行规内容。在此基础上,进行了系统的软件设计,主要包括:运行于STM32上的状态反馈和电机基本控制程序以及CiA402行规功能程序;运行于CPLD上的系统保护功能程序;运行于PC机的Twin CAT3软件上的人机交互界面程序。最后,搭建了基于CANopen Over EtherCAT协议的永磁同步电机控制系统的测试平台,进行了由上位机下令,伺服控制器执行CiA402行规的各种功能的实验,验证了系统的EtherCAT通讯与CANopen应用层协议功能。
邹明峻[2](2020)在《基于状态约束的永磁同步电动机命令滤波模糊自适应控制》文中进行了进一步梳理永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因具有高效率、低损耗、体积小、重量轻等优点被广泛地应用于生产和生活的多个领域。但同时,永磁同步电动机易受参数变化、负载转矩干扰等不确定因素影响,使其成为一个多变量、强耦合的复杂非线性控制对象,运用传统控制方法难以获取优秀的动、静态响应。此外,永磁同步电动机的角速度、定子电流等状态量在特定的应用场合需要被限制在合理的范围内,状态量超出约束范围可能会影响电动机的性能、使其出现故障,甚至导致安全性问题。因此,研究先进的控制策略以解决高阶非线性、状态约束等问题并实现永磁同步电动机的高品质控制非常具有理论价值和现实意义。本文在考虑状态约束的条件下,结合反步法、势垒Lyapunov函数、模糊自适应和命令滤波技术,研究了永磁同步电动机伺服系统的位置跟踪控制方法。论文的主要研究成果如下:1.以永磁同步电动机动态系统模型为设计基础,在考虑状态约束的条件下研究其位置跟踪问题。针对永磁同步电动机系统复杂且阶次高的特点,采用了反步控制方法构建系统的控制器,并利用势垒Lyapunov函数对系统的状态量进行约束。同时,将模糊逻辑系统与自适应控制相结合,使系统具有良好的鲁棒性和适应性,成功地克服了被控系统某些函数必须为线性的以及模型参数不确定等问题。2.针对传统反步法中固有的计算复杂性问题,本文研究了在反步法的基础上引入命令滤波误差补偿技术,通过低通二阶滤波器来近似处理虚拟控制信号,避免了因多次求导而致使设计和计算上的负担过重,并且有效地降低了滤波器所产生的误差影响。3.进一步考虑铁芯损耗对永磁同步电动机系统运行性能的影响,研究了状态约束条件下考虑铁损的永磁同步电动机位置跟踪控制问题,提出了基于势垒Lyapunov函数的命令滤波模糊自适应反步控制新策略。4.通过MATLAB/Simulink可视化仿真工具完成了对比仿真实验,将文中所提出的控制方法分别与动态面控制方法以及未考虑状态约束的命令滤波方法进行对比。观察实验结果可知,所设计控制器能够在实现良好位置跟踪效果的同时将系统的状态量限制在给定的约束空间内。此外,命令滤波技术在永磁同步电动机位置跟踪控制过程中的有效性和优越性也得以证实。
丁杨帆[3](2020)在《基于ARM的模糊自抗扰位置伺服控制器实现》文中指出工业领域向自动化的发展使得伺服控制系统在数控机床、航空航天、机器人等领域不可或缺,永磁材料和控制策略的发展使得永磁同步电机可以在性能和控制算法的简易程度上媲美直流电机,新型电力电子器件和高性能微控制器的诞生则使伺服系统由分立向集成、模拟向数字、低频向高频发展。在此背景下,本文完成对永磁同步电机伺服控制器的研发,所实现的伺服控制器可以完成速度控制和位置控制两种控制方式。首先,本文从永磁同步电机的数学模型出发,阐述空间电压矢量脉宽调制技术,结合id=0控制策略以及PI控制器来构成永磁同步电机闭环控制系统。针对使用传统PI控制器使得系统的调速性能受其参数影响较大的问题,提出在速度环中使用模糊自适应PI代替传统PI控制器实时调整系统运行过程中的PI参数。Matlab/Simulink仿真结果表明,使用模糊自适应PI控制相比传统PI控制的响应速度更快、超调量更小。其次,针对实际应用中伺服系统对位置控制更为苛刻的要求,使用自抗扰控制来代替传统PI闭环,可以避免位置超调的问题,并提出在自抗扰控制的非线性误差反馈控制律中加入模糊控制思想,通过实时调整其增益参数来提高系统响应速度和鲁棒性。Matlab/Simulink仿真结果表明基于模糊自抗扰的位置闭环控制系统避免了超调量的出现,并相比自抗扰控制响应速度更快,鲁棒性进一步提高。之后,使用ARM系列STM32F405ZG作为伺服控制器的主控制芯片,通过确定伺服控制器的功能来进行硬件方案设计,在软件方案设计上使用Keil u Vision来进行代码汇编,实现控制算法和底层硬件驱动层的接口配置。最后,基于永磁同步电机伺服控制器进行了相关的验证性实验,实验结果表明上述理论和设计方案的正确可行,且具有一定的实用性。
陈勇[4](2020)在《天文望远镜用弧线永磁电机自适应控制系统设计》文中研究说明弧线永磁电机(Arc Permanent Magnet Motor,APMM)结构简单、易于直驱而被广泛应用于天文望远镜驱动系统中。本文以弧线永磁电机为研究对象,基于特征模型理论提出了一种自适应伺服控制策略,并针对负载转矩波动和控制器参数优化进行了研究。论文阐述了弧线永磁电机的基本结构及数学模型,介绍了一种常见的ω-uq二阶特征模型,并提出一种以转子位置为研究对象的θ-iq弧线永磁电机二阶特征模型,给出了改进梯度法的特征模型参数辨识方法。研究了伺服控制系统,设计了多种基于弧线永磁电机特征模型的控制律,通过控制律的相互组合,系统可以实现精确速度跟踪和位置跟踪的效果。提出一种考虑负载转矩波动的维持/跟踪控制律,建立转矩观测器以改进维持/跟踪控制器输出,减小电机转速波动。采用混合头脑风暴优化算法(Hybrid Brain Storm Optimization,HSBO)对控制系统参数进行离线优化,筛选最佳的控制器参数组合,通过多个测试函数验证改进算法的有效性。在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型,对改进的控制策略和参数优化方法进行仿真研究。以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)为控制核心设计驱动电路,搭建硬件实验平台,编写控制器代码并设计上位机界面。进行软硬件联调并测试了系统的伺服跟踪性能。实验结果表明,本文提出的改进方法及自适应控制策略,能够有效地简化控制器参数调节过程,提高驱动系统的控制性能。
曹书鹏[5](2020)在《双电动缸起竖同步控制策略研究》文中指出双电动缸同步伺服系统具有体积小、大负载、控制精度高、便于布局、响应速度快、便于维修等众多优点,因此在国防装备、航空航天和民用重工业等领域都有广泛的应用。但双电动缸同步伺服系统是一个复杂的非线性系统,它的非线性特性和模型不确定性直接影响着伺服系统控制性能,本文针对双电动缸同步伺服系统中存在的耦合扰动、参数不确定性、时变扰动和死区非线性等问题,展开了以下几个方面的研究工作:(1)介绍了双电动缸同步伺服系统的组成和工作原理,并分析计算了系统的主要参数。基于电动缸伺服系统非线性数学模型,综合考虑两个电动缸之间运动同步和负载力之间的关系,建立了基于力分配的双电动缸同步伺服系统数学模型,该模型更加准确地揭示了实际系统的物理特性,为后续高性能同步控制算法的研究奠定基础。(2)将传统PID控制与3种经典的同步控制方式相结合,通过对比基于PID控制器的同等同步方式、主从同步方式和交叉耦合同步方式仿真结果可知,基于PID控制器的交叉耦合同步方式具有更好的控制效果。(3)针对系统中存在的参数不确定性和时变扰动,设计自适应鲁棒控制方法来处理这两种不确定非线性对系统控制性能的影响;针对系统中非线性扰动的不可测量性,引入有限时间扩张状态观测器,结合自适应鲁棒控制方法,设计基于有限时间扩张状态观测器的自适应鲁棒控制方法,提高了双电动缸同步伺服系统的控制性能。(4)考虑机电伺服系统中广泛存在的死区问题,针对系统中存在的参数不确定性、死区和时变扰动这些非线性因素,设计一种基于神经网络补偿死区逆误差的自适应鲁棒控制方法,并证明该控制方法能够获得优良的渐进稳定性能。(5)以DSP28335芯片为核心处理器对控制器进行软硬件设计,将基于PID控制器的双缸同步控制算法移植到程序中进行实验验证。通过对比实验结果,验证了基于PID控制器的交叉耦合同步方式具有更好的同步控制效果。
巫少方[6](2019)在《车用内嵌式永磁同步电机无位置传感器鲁棒控制方法研究》文中指出永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有高效率、高功率密度、宽调速范围等优点,广泛应用于电动汽车等领域。PMSM无位置传感器控制不需位置传感器硬件,仅通过软件算法确定电机转子位置,即可实现电机运行控制。无位置传感器控制技术具有节省硬件成本、提高可靠性和减小安装空间、提升紧凑性及功率密度等优点,在车用电机控制中的应用具有广阔前景。由于实车运行过程中环境恶劣、工况复杂,具有时变、强耦合等非线性特性的车用PMSM尤其是内嵌式PMSM(Interior PMSM,IPMSM)的系统模型参数无可避免会发生变动。并且,外部噪声和系统自身的非线性效应等也会对IPMSM控制带来不利影响。在此情况下,准确的电机状态估计和良好的控制设计是IPMSM高性能控制的重要基础。本文对IPMSM控制系统开展了研究,并进行其无位置传感器控制方法的分析与设计,对车用IPMSM无位置传感器控制的研究与应用具有一定的参考意义。针对实车电机参数变动等问题,本文考虑系统模型参数不确定性等情况,建立IPMSM控制系统的数学模型以及两相静止坐标系下的IPMSM电气方程,设计基于滑模观测(Sliding Mode Observer,SMO)的IPMSM转子位置鲁棒观测方法,以获得电机转子位置和转速的良好估计。考虑到电机参数变动使得IPMSM输出转矩产生偏差等问题,本文使用基于模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)的电机参数估计方法,在线估计电机的电感和永磁体磁链等参数,进而计算电机实际输出的电磁转矩,并将其与转矩指令比较从而得到相应的补偿作用量。根据此基础,可建立基于SMO转子位置观测和MRAS电机参数估计及偏差补偿的IPMSM无位置传感器转矩控制方法,以获得较准确的转矩控制。对IPMSM无位置传感器转矩控制系统进行仿真研究,结果表明该方法可达到较准确的转子位置及转速估计和转矩控制效果。为了避免经典滑模控制导致的抖振现象以提高观测器的估计效果,本文在系统模型参数不确定和外在干扰等情况下,设计了一种基于高阶滑模观测(Higher Order Sliding Mode Observer,HOSMO)的IPMSM转子位置鲁棒估计方法,以获得良好的转子位置和转速信息。对于IPMSM的转速控制,本文设计基于反演方法的非线性鲁棒控制器。该控制同时引入了滑模控制和积分控制两种作用,以抑制跟踪控制中最大误差和平均误差,同时提高系统的鲁棒性。将观测方法与控制方法结合,可建立IPMSM无位置传感器转速鲁棒控制系统及相应的仿真模型。仿真研究结果表明,所设计的无位置传感器控制系统可获得较好的估计和控制效果,且对不确定和干扰等具有良好的鲁棒性。进一步,为了更好实现低转速阶段的IPMSM无位置传感器控制,本文将所提出的基于SMO的转子位置观测方法与适用于低转速阶段的高频注入(High Frequency Injection,HFI)转子位置检测方法相结合。通过切换使用两种方法所获得的估计结果,从而获得良好的转子位置和转速信息,进而实现IPMSM无位置传感器控制。研究结果表明,所设计方法可保证IPMSM低转速时转子位置和转速估计并可运行至较高转速,实现较好的控制效果。最后,本文将无位置传感器控制方法应用于车用电机-变速器集成驱动系统中IPMSM控制系统的设计。对车用IPMSM进行台架实验,测量电机的电感、磁链等参数,并标定最大转矩/电流比(Maximum Torque Per Amphere,MTPA)和弱磁(Flux Weakening,FW)控制的电流分配关系等。利用电机转矩和转速响应的实验结果,对所建立的IPMSM控制系统模型进行了验证。为了分析实际运用效果,本文先进行了车用IPMSM无位置传感器转矩和转速控制的研究。然后,设计IPMSM-两挡自动变速器(Two-speed Automatic Machanical Transmission,2AMT)集成驱动系统控制方案,并且将无位置传感器控制方法用于其IPMSM控制。结果表明,所设计方法可有效实现车用IPMSM控制并保证集成驱动系统良好运行。
刘训[7](2018)在《控制力矩陀螺框架伺服系统控制策略研究》文中进行了进一步梳理2011年,我国已经将单框架控制力矩陀螺(SGCMG)成功运用在“天宫一号”目标飞行器上,未来会进一步运用于我国的空间实验室和空间站项目。鉴于SGCMG框架伺服系统在航天器平台上会受到各类扰动,其伺服控制性能也会受到影响。本论文围绕SGCMG框架伺服系统的干扰分析与控制策略优化设计展开研究,主要研究工作有以下四个方面:本文简要分析了陀螺的定轴性、进动性以及反力矩效应三类特性,研究了三类特性在SGCMG工作原理和干扰中扮演的角色。合理选择表贴式永磁同步电机(PMSM)为框架伺服系统的执行机构,并建立PMSM相关数学模型,构造基于空间矢量脉宽调制控制的框架伺服系统。本文开展了SGCMG框架伺服系统控制性能的扰动分析,主要有航天器传递到框架上的低频干扰、陀螺转子不平衡振动产生的高频干扰、框架轴承摩擦、电机本体的力矩波动以及伺服控制器的各类误差。设计滑模扰动观测器对低频干扰力矩进行干扰观测并进行了仿真分析。针对高速转子因不平衡振动产生的高频力矩干扰建模分析。完成框架轴承摩擦建模分析。本文开展了SGCMG框架伺服系统控制优化策略的研究,采用前馈补偿策略,设计了一种基于速度及加速度前馈补偿和摩擦前馈补偿的控制系统,提升了系统的响应频率、跟踪精度和抗干扰能力。为了进一步强化控制性能,采用反步法和滑模控制策略来设计控制系统,设计中加入了时变项、开关自适应增益和扰动观测以增强控制器的鲁棒性。针对两种控制策略中涉及的惯量进行参数辨识。通过仿真对比实验依次分析以上策略的有效性。本文针对伺服控制器的各类误差完成框架伺服控制器的硬件设计、软件设计、上位机操作软件设计并加以实现。基于控制器搭建实验平台,在平台上进行PI控制策略和反步时变滑模控制策略的对比实验,并分析控制策略的伺服控制性能。
李小营[8](2017)在《永磁直线同步电机的反演滑模控制研究》文中研究表明永磁直线同步电机伺服系统在数控机床、机器人、电子工业、航空工业等领域有着广泛的应用,永磁直线同步电机是其主要的驱动设备,永磁直线同步电机的优点是加、减速度较大,定位精度较高,缺点是易受摩擦等扰动因素的影响,使伺服系统性能降低,不能满足期望要求。首先,本文强调了永磁直线同步电机在工业制造等领域的重要作用,点明课题的研究意义,概述了永磁直线同步电机的控制策略,总结了反演滑模控制策略的研究现状和直线伺服系统的组成及其工作原理,在永磁直线同步电机结构和工作原理的基础上,建立了永磁直线同步电机的数学模型,并在磁场定向条件下进行简化,进行了影响永磁直线同步电机伺服系统性能的扰动因素分析,为后续研究做铺垫。其次,在反演控制和滑模控制的基础上,概述了反演滑模控制器的一般设计方法,考虑到系统参数变化等的影响和系统上界的不确定性,引入自适应控制,结合反演滑模控制设计自适应反演滑模控制器,使得由系统上界不确定引起的问题得以解决,自适应反演滑模变量的设计使系统兼顾了鲁棒性和快速性,同时削弱了系统的抖振。仿真结果表明,与反演滑模控制和鲁棒反演滑模控制相比,自适应反演滑模控制系统响应速度快,鲁棒性强,且系统抖振现象得到了抑制。最后,引入动态面的概念,针对反演滑模控制中对虚拟控制求导时引起的项数膨胀问题,设计动态面反演滑模控制器,虚拟控制的导数由一阶积分滤波器求得,避免了项数膨胀的问题,简化了控制器设计,提高了控制系统性能。仿真结果表明,永磁直线同步电机动态面反演滑模控制系统在考虑参数变化、负载扰动、摩擦力和端部效应的影响时,响应速度快,鲁棒性强,同时动态面反演滑模面的设计削弱了系统的抖振,系统跟踪定位性能好。
陈子印,林喆,康建兵,贾鹤鸣,于飞[9](2017)在《基于滤波反步法的三相永磁同步电机伺服控制》文中指出为解决永磁同步电机的角度伺服控制问题.基于dq轴坐标系建立的电机控制模型,采用滤波反步法设计位置伺服控制器,通过稳定二阶滤波过程逼近虚拟控制量的导数,避免了常规反步法中对虚拟控制量解析求导的繁琐过程.通过设计滤波误差补偿环节,保证了滤波器输出信号对输入信号的跟踪精度.基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒项,保证了闭环跟踪误差的稳定性,并采用粒子群算法对控制器参数进行优化.最后,通过仿真实验结果表明了该算法的有效性,且具有较高的跟踪精度.
周昌宇[10](2016)在《PMSM位置伺服系统反推控制与优化》文中提出伺服系统是工业生产的重要组成部分,永磁同步电机具有制造工艺成熟,结构简单,可控性好等特点使其在伺服领域得到了广泛的应用。然而国内的高性能伺服控制器的需求仍通过进口来满足。主要原因在于永磁同步电机控制系统是一个高阶非线性系统,系统控制算法复杂,且国内在高性能伺服控制器方面的研究起步较晚。因此研究系统控制策略,设计高性能非线性控制器成为提升伺服系统控制性能的重点研究方向之一。本文以永磁同步电机位置伺服为研究对象,详细的介绍了永磁同步电机的数学模型及空间矢量脉宽调制技术,分析了基于Lyapunov稳定性定理的自适应反推控制策略在伺服控制系统中的应用。设计了自适应反推控制位置伺服系统仿真模型,并通过仿真验证了自适应反推控制器具有响应速度快,稳态精度高的优点。然而,基于Lyapunov稳定性定理的反推控制器参数设计只要求控制器参数大于零则系统渐近收敛,控制器参数设计仍需要大量的实验来试凑。为进一步优化伺服系统反推控制的动态性能及稳态精度,引入模糊控制策略来优化反推控制器的参数。详细分析了模糊控制原理,并运用伸缩因子来调整模糊初始论域的范围,设计了变论域模糊反推控制器,搭建了位置伺服系统变论域模糊反推控制系统仿真模型。通过仿真验证了使用变论域模糊反推控制策略的永磁同步电机位置伺服系统具有更好的动态性能和稳态精度。最后,介绍了基于DSP+FPGA的永磁同步电机伺服控制系统的硬件结构和系统控制软件的设计方法,并在硬件实验平台上验证了变论域模糊反推伺服控制策略的优越性。
二、永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计(论文提纲范文)
(1)基于CoE协议的永磁同步电机控制系统设计(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关领域研究现状 |
1.2.1 伺服控制器领域 |
1.2.2 EtherCAT通讯领域 |
1.2.3 包含EtherCAT通信接口的伺服驱动器 |
1.3 本课题研究内容 |
第2章 永磁同步电机的数学模型及矢量控制 |
2.1 永磁同步电机的经典数学模型 |
2.1.1 ABC三相静止坐标系下,PMSM的数学模型 |
2.1.2 d-q坐标系下PMSM的数学模型 |
2.2 永磁同步电机的控制策略 |
2.2.1 PMSM控制策略选择 |
2.2.2 PMSM的矢量控制 |
2.3 空间矢量脉宽调制 |
第3章 系统硬件电路设计 |
3.1 系统硬件总体设计 |
3.2 功率变换电路设计 |
3.2.1 主电路 |
3.2.2 IPM相关电路 |
3.3 检测电路设计 |
3.3.1 电流采样电路 |
3.3.2 位置检测电路 |
3.4 保护电路设计 |
3.4.1 过压检测电路 |
3.4.2 过流检测电路 |
3.4.3 IPM过温检测电路 |
3.4.4 IPM短路检测电路 |
3.4.5 编码器故障检测电路 |
3.4.6 其他保护 |
3.5 控制系统供电电路设计 |
3.6 EtherCAT从站控制器硬件设计 |
第4章 系统通信协议研究 |
4.1 EtherCAT基本原理与应用层协议 |
4.1.1 EtherCAT系统组成 |
4.1.2 EtherCAT通信模式 |
4.1.3 EtherCAT状态机和通信初始化 |
4.1.4 EtherCAT应用层协议 |
4.2 CiA402 行规的有限状态机 |
4.2.1 CiA402 有限状态机的各个状态 |
4.2.2 CiA402 有限状态机的状态转化 |
4.3 CiA402 行规的多种运行模式 |
4.3.1 定位控制模式(pp) |
4.3.2 升降速控制模式(pv) |
4.3.3 扭矩模式(pt) |
4.3.4 周期性同步定位/速度/转矩模式(csp/csv/cst) |
4.3.5 回零模式(hm) |
4.4 CiA402 行规的停机相关内容 |
4.4.1 CiA402 所规定的多种停机方式 |
4.4.2 CiA402 所规定的多种停机的情况 |
第5章 系统软件设计 |
5.1 下位机软件设计 |
5.1.1 STM32 程序总体结构 |
5.1.2 状态反馈与电机控制 |
5.1.3 CiA402 功能 |
5.1.4 CPLD程序设计 |
5.1.5 EtherCAT设备描述文件 |
5.2 上位机软件设计 |
5.2.1 前端设计 |
5.2.2 后端设计 |
第6章 实验结果与分析 |
6.1 系统实验平台介绍 |
6.2 CiA402 行规各项运行模式的验证 |
6.2.1 轮廓定位模式 |
6.2.2 轮廓速度模式 |
6.2.3 轮廓转矩模式 |
6.2.4 周期性同步位置/速度/转矩模式 |
6.2.5 回零模式 |
6.3 CiA402 行规各项停机功能的验证 |
6.3.1 失能-失能停机 |
6.3.2 关机-慢减速停机 |
6.3.3 紧急停止-快减速停机 |
6.3.4 紧急停止-限电流停机 |
6.3.5 出错-限电压停机 |
第7章 总结及展望 |
7.1 总结 |
7.1.1 主要工作 |
7.1.2 创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的学术论文 |
(2)基于状态约束的永磁同步电动机命令滤波模糊自适应控制(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 PMSM系统控制方法发展概况 |
1.3 主要研究内容及章节安排 |
第二章 基于势垒李雅普诺夫函数的命令滤波模糊自适应控制原理 |
2.1 控制器设计原理 |
2.2 模糊控制理论 |
2.2.1 模糊控制理论基础 |
2.2.2 常用的模糊控制系统与万能逼近定理 |
2.2.3 模糊自适应控制 |
2.3 势垒李雅普诺夫函数 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于状态约束的PMSM命令滤波模糊自适应控制 |
3.1 引言 |
3.2 永磁同步电动机动态系统模型 |
3.3 基于状态约束的永磁同步电动机位置跟踪控制器设计 |
3.4 稳定性分析 |
3.5 仿真实验结果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 考虑铁损的PMSM命令滤波模糊自适应约束控制 |
4.1 引言 |
4.2 考虑铁损的永磁同步电动机动态系统模型 |
4.3 基于势垒李雅普诺夫函数的命令滤波模糊自适应控制器设计 |
4.4 稳定性分析 |
4.5 仿真实验结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(3)基于ARM的模糊自抗扰位置伺服控制器实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的背景与意义 |
1.2 研究概况 |
1.2.1 执行机构 |
1.2.2 电力电子器件与微处理器 |
1.2.3 控制策略 |
1.3 论文主要工作 |
第2章 基于模糊自适应PI的速度控制器设计 |
2.1 PMSM数学模型与空间矢量脉宽调制技术 |
2.2 伺服系统的闭环结构 |
2.3 基于模糊自适应PI的速度控制器 |
2.3.1 模糊自适应PI控制器的设计方案 |
2.3.2 模糊自适应PI控制器的实现 |
2.4 Matlab/Simulink建模及仿真分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于模糊的自抗扰位置控制器优化 |
3.1 自抗扰控制原理 |
3.2 自抗扰位置控制器的优化 |
3.3 基于模糊自抗扰的位置控制器设计 |
3.4 Matlab/Simulink建模及仿真分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 PMSM伺服控制器的硬件设计 |
4.1 硬件平台总体框架 |
4.2 功率驱动模块 |
4.3 辅助电源设计 |
4.4 电机矢量接口电路设计 |
4.4.1 电流采样电路 |
4.4.2 编码电路 |
4.4.3 PWM电路 |
4.5 保护电路设计 |
4.6 通信电路设计 |
4.7 本章小结 |
第5章 PMSM伺服控制器的软件设计 |
5.1 软件平台总体框架 |
5.2 驱动接口程序设计 |
5.2.1 电流采样接口程序 |
5.2.2 编码接口程序 |
5.2.3 PWM接口程序 |
5.3 速度控制和位置控制程序设计 |
5.4 通信程序设计 |
5.5 本章小结 |
第6章 PMSM伺服控制器的测试验证 |
6.1 实验平台与测试环境 |
6.2 电流内环及编码器测试 |
6.3 速度控制与位置控制测试 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)天文望远镜用弧线永磁电机自适应控制系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 永磁电机驱动控制策略概述 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 大口径天文望远镜用弧线电机发展 |
1.3.2 弧线永磁电机伺服控制研究 |
1.3.3 特征建模在电机驱动中的应用研究 |
1.3.4 头脑风暴优化算法研究 |
1.4 本课题主要研究内容 |
第2章 弧线永磁电机数学模型及特征建模 |
2.1 弧线永磁电机基本结构及数学模型 |
2.1.1 弧线永磁电机基本结构 |
2.1.2 弧线永磁电机数学模型 |
2.2 弧线永磁电机特征建模 |
2.2.1 特征模型的基本理论 |
2.2.2 弧线永磁电机的两种特征模型 |
2.2.3 弧线永磁电机特征模型的参数辨识 |
2.3 本章小结 |
第3章 弧线永磁电机自适应控制系统设计 |
3.1 基于特征模型的自适应控制理论及方法 |
3.1.1 考虑转矩波动的维持/跟踪控制器 |
3.1.2 黄金分割自适应控制器 |
3.1.3 逻辑积分和逻辑微分控制器 |
3.2 基于混合头脑风暴优化算法的自适应控制器参数优化 |
3.2.1 头脑风暴优化算法基本理论 |
3.2.2 改进的混合头脑风暴优化算法与实验测试 |
3.2.3 基于混合头脑风暴优化算法的自适应控制器设计及仿真研究 |
3.3 基于特征模型的速度伺服自适应控制系统设计 |
3.3.1 速度伺服控制器系统设计 |
3.3.2 速度伺服控制器系统仿真实验 |
3.4 基于两类特征模型的位置伺服自适应控制系统设计 |
3.4.1 基于ω-U_q二阶特征模型的位置伺服控制系统设计 |
3.4.2 基于ω-U_q二阶特征模型的位置伺服控制系统仿真实验 |
3.4.3 基于θ-i_q二阶特征模型的位置伺服控制系统设计 |
3.4.4 基于θ-i_q二阶特征模型的位置伺服控制系统仿真实验 |
3.5 本章小结 |
第4章 弧线永磁电机自适应控制系统实验研究 |
4.1 自适应控制系统硬件平台设计 |
4.1.1 核心控制芯片 |
4.1.2 系统供电电路 |
4.1.3 电流采样电路 |
4.1.4 旋转变压器及解码电路 |
4.1.5 PWM模块及其外围电路 |
4.1.6 SCI通信电路 |
4.2 自适应控制系统软件平台设计 |
4.2.1 微处理器程序设计 |
4.2.2 上位机程序设计 |
4.3 自适应控制器实验结果 |
4.3.1 速度自适应控制器实验 |
4.3.2 位置自适应控制器实验 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及成果 |
(5)双电动缸起竖同步控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景与意义 |
1.2 导弹武器起竖技术的研究现状和发展趋势 |
1.3 机电伺服系统非线性控制方法的研究现状 |
1.3.1 系统模型不确定性问题研究 |
1.3.2 强干扰问题研究 |
1.3.3 死区补偿问题研究 |
1.4 同步控制的研究现状 |
1.5 论文的研究内容及章节安排 |
1.6 本章小节 |
2 双缸同步伺服系统数学建模 |
2.1 引言 |
2.2 双缸同步伺服系统工作原理及主要参数设计 |
2.2.1 系统组成及工作原理 |
2.2.2 系统主要参数设计与电动缸选型 |
2.3 电动缸建模 |
2.3.1 永磁同步电机直接转矩控制 |
2.3.2 永磁同步电机建模 |
2.3.3 电动缸建模 |
2.4 基于力分配的双缸建模 |
2.5 本章小结 |
3 基于PID方法的双缸同步控制策略研究 |
3.1 引言 |
3.2 PID控制 |
3.3 基于PID控制的双缸同步控制策略设计及仿真 |
3.3.1 基于PID控制器的等同同步控制策略设计及仿真 |
3.3.2 基于PID控制器的主从同步控制策略设计及仿真 |
3.3.3 基于PID控制器的交叉耦合同步控制策略设计及仿真 |
3.4 本章小结 |
4 基于力分配的双缸同步控制策略研究 |
4.1 引言 |
4.2 自适应鲁棒控制器设计 |
4.2.1 控制器设计 |
4.2.2 稳定性分析 |
4.2.3 仿真实例 |
4.3 基于有限时间扩张状态观测器的自适应鲁棒控制器设计 |
4.3.1 有限时间扩张状态观测器设计 |
4.3.2 控制器设计 |
4.3.3 稳定性分析 |
4.3.4 仿真分析 |
4.4 基于神经网络补偿死区逆误差的自适应鲁棒控制器设计 |
4.4.1 问题描述与系统模型分析 |
4.4.2 针对死区逆误差的神经网络观测器设计 |
4.4.3 控制器设计 |
4.4.4 稳定性证明 |
4.4.5 仿真分析 |
4.5 本章小结 |
5 双缸同步实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验平台组成 |
5.3 硬件电路设计 |
5.3.1 电源模块设计 |
5.3.2 RS422 串口模块设计 |
5.3.3 CAN通讯模块设计 |
5.4 软件程序设计 |
5.4.1 主程序设计 |
5.4.2 串口中断程序设计 |
5.4.3 CAN中断程序设计 |
5.5 实验验证 |
5.5.1 阶跃信号跟踪实验 |
5.5.2 正弦信号跟踪实验 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)车用内嵌式永磁同步电机无位置传感器鲁棒控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 车用IPMSM控制系统 |
1.1.2 IPMSM-变速器集成驱动系统 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 IPMSM控制策略研究 |
1.2.2 转子位置估计方法研究 |
1.2.3 IPMSM-变速器集成驱动系统控制研究 |
1.3 研究目标与研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容与章节安排 |
第二章 考虑模型参数不确定性的IPMSM系统建模 |
2.1 引言 |
2.2 PMSM结构特点与运行原理 |
2.3 IPMSM电气关系推导和建模 |
2.3.1 电气方程推导 |
2.3.2 转矩方程推导 |
2.3.3 数学模型建立 |
2.3.4 考虑参数不确定性的IPMSM系统建模 |
2.4 IPMSM控制系统建模与运行分析 |
2.4.1 磁场定向控制的实现 |
2.4.2 控制运行的电流分配 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于滑模观测的IPMSM无位置传感器转矩控制方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于滑模观测的IPMSM转子位置估计方法 |
3.2.1 经典观测器的基本原理 |
3.2.2 基于滑模观测的转子位置鲁棒观测器设计 |
3.3 基于滑模观测和偏差补偿的无位置传感器转矩控制 |
3.3.1 基于模型参考自适应的IPMSM电感与永磁体磁链值估计 |
3.3.2 基于参数估计和偏差补偿的无位置传感器转矩控制 |
3.3.3 IPMSM无位置传感器转矩控制性能分析与讨论 |
3.4 基于滑模观测的IPMSM转子位置估计的实验验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于高阶滑模观测的IPMSM无位置传感器转速控制方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于高阶滑模观测的IPMSM转子位置鲁棒观测器设计 |
4.3 基于鲁棒积分反演控制的IPMSM无位置传感器控制器设计 |
4.3.1 非线性反演控制基本原理与设计方法 |
4.3.2 IPMSM鲁棒积分反演转速控制设计 |
4.4 基于高阶滑模观测和反演控制的无位置传感器转速控制 |
4.4.1 IPMSM无位置传感器转速控制系统 |
4.4.2 无位置传感器控制性能的分析与讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 结合低转速时高频注入与滑模观测的无位置传感器控制研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于高频注入的IPMSM转子位置检测 |
5.2.1 基于脉振高频电压注入的IPMSM转子位置检测 |
5.2.2 IPMSM转子位置和转速估计 |
5.2.3 基于高频注入转子位置检测的无位置传感器控制 |
5.3 结合高频注入与滑模观测的IPMSM无位置传感器控制 |
5.3.1 高频注入与滑模观测估计信号切换的实现 |
5.3.2 结合高频注入与滑模观测的无位置传感器控制 |
5.4 基于高频注入IPMSM转子位置估计的实验验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 车用IPMSM无位置传感器控制的应用研究 |
6.1 引言 |
6.2 车用IPMSM标定、建模及控制 |
6.2.1 参数及电流分配关系标定 |
6.2.2 IPMSM控制系统模型验证 |
6.2.3 无位置传感器转矩与转速控制 |
6.3 车用IPMSM-两挡机械式自动变速器集成驱动系统的控制 |
6.3.1 集成驱动系统换挡过程及其控制 |
6.3.2 集成驱动系统换挡过程控制的仿真 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 主要研究工作 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足之处及研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
(7)控制力矩陀螺框架伺服系统控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 本论文研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 控制力矩陀螺国内外研究现状 |
1.2.2 伺服控制系统发展 |
1.2.3 伺服控制策略综述 |
1.3 本文的主要研究工作 |
第2章 控制力矩陀螺基础 |
2.1 引言 |
2.2 控制力矩陀螺工作原理 |
2.3 永磁同步电机数学模型 |
2.3.1 永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型 |
2.3.2 永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型 |
2.3.3 永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型 |
2.4 矢量控制伺服系统 |
2.5 本章小结 |
第3章 框架伺服系统干扰分析 |
3.1 引言 |
3.2 框架伺服系统控制性能的扰动分析 |
3.3 低频干扰力矩观测 |
3.3.1 滑模观测器系统设计 |
3.3.2 滑模观测系统稳定性分析 |
3.3.3 仿真分析 |
3.4 转子不平衡振动分析 |
3.5 框架轴承摩擦力矩干扰分析 |
3.6 本章小节 |
第4章 反步时变滑模控制策略研究 |
4.1 引言 |
4.2 前馈补偿控制策略 |
4.2.1 速度及加速度前馈控制系统设计 |
4.2.2 复合前馈控制系统设计 |
4.3 反步时变滑模控制策略 |
4.3.1 反步时变滑模控制系统设计 |
4.3.2 仿真分析 |
4.4 转动惯量辨识 |
4.4.1 模型参考自适应设计 |
4.4.2 仿真分析 |
4.5 本章小节 |
第5章 框架伺服系统实现与实验分析 |
5.1 引言 |
5.2 框架伺服系统硬件设计 |
5.2.1 控制模块设计 |
5.2.2 驱动模块设计 |
5.2.3 电源模块设计 |
5.3 框架伺服系统软件设计 |
5.3.1 系统初始化 |
5.3.2 CPU定时器中断程序实现及优化 |
5.4 框架伺服系统上位机设计 |
5.5 实验分析 |
5.6 本章小结 |
论文总结与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
(8)永磁直线同步电机的反演滑模控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景和意义 |
1.2 永磁直线同步电机的控制策略及其应用研究 |
1.2.1 永磁直线同步电机控制策略概述 |
1.2.2 反演滑模控制策略的研究现状及应用 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 永磁直线同步电机伺服系统 |
2.1 永磁直线同步电机伺服系统 |
2.2 永磁直线同步电机的数学模型 |
2.2.1 永磁直线同步电机的基本结构 |
2.2.2 永磁直线同步电机的工作原理 |
2.2.3 永磁直线同步电机的数学模型 |
2.3 系统扰动因素分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 永磁直线同步电机的自适应反演滑模控制 |
3.1 反演滑模控制基本原理 |
3.2 自适应反演滑模控制 |
3.2.1 自适应反演滑模控制器设计 |
3.2.2 控制律设计 |
3.2.3 稳定性分析 |
3.3 仿真分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 永磁直线同步电机的动态面反演滑模控制 |
4.1 动态面反演滑模控制器设计 |
4.1.1 控制器设计 |
4.1.2 稳定性分析 |
4.2 仿真分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)基于滤波反步法的三相永磁同步电机伺服控制(论文提纲范文)
1 引言 (Introduction) |
2 电机建模 (PMSM modeling) |
3 伺服控制器设计 (Servo controller design) |
3.1 位置环控制器设计 (Position controller design) |
3.2 速度环控制器设计 (Velocity controller design) 对?ω=ω-ωc求导, 将式 (1) 代入得 |
3.3 电流环控制器设计 (Current controller design) 对?iq=iq-iqc求导, 将式 (1) 代入得 |
3.4 抗饱和设计 (Anti-windup design) |
3.5 滤滤波误差补偿环节设计 (Filtered error com-pensation design) |
3.6 控制参数优化 (Optimization for selecting of control parameters) |
4 稳定性分析及鲁棒项设计 (Stability analy-sis and robust terms design) |
5 仿真结果与分析 (Simulation results and analysis) |
6 结结论与与后续续工作 (Conclusion and future works) |
(10)PMSM位置伺服系统反推控制与优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 伺服系统国内外研究现状 |
1.2.1 预测控制 |
1.2.2 有限时间控制 |
1.2.3 反推控制 |
1.2.4 模糊控制 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 位置伺服系统的数学模型 |
2.1 PMSM位置伺服系统 |
2.1.1 PMSM物理结构 |
2.1.2 PMSM建模 |
2.2 PMSM矢量控制及SVPWM调制 |
2.2.1 矢量控制原理 |
2.2.2 电压空间矢量脉宽调制 |
2.3 本章小结 |
第三章 位置伺服系统自适应反推控制 |
3.1 反推控制原理 |
3.2 位置伺服系统自适应反推控制器设计 |
3.2.1 自适应反推控制器设计 |
3.2.2 控制器稳定性分析 |
3.3 位置伺服反推仿真分析 |
3.3.1 自适应反推伺服控制系统仿真 |
3.3.2 仿真结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 位置伺服系统变论域模糊反推控制 |
4.1 变论域模糊控制原理 |
4.1.1 模糊控制器基本原理 |
4.1.2 模糊控制器的设计方法 |
4.1.3 变论域模糊控制 |
4.2 变论域模糊反推控制器设计 |
4.2.1 反推控制参数变论域模糊优化设计 |
4.2.2 变论域模糊控制优化的反推控制器仿真分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 永磁同步电机位置伺服系统设计 |
5.1 伺服系统硬件设计 |
5.1.1 伺服系统总体结构 |
5.1.2 伺服控制板简述 |
5.1.3 伺服功率板简述 |
5.2 伺服系统软件设计 |
5.2.1 系统软件流程简述 |
5.2.2 主程序描述 |
5.2.3 中断子程序描述 |
5.3 系统实验及结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
四、永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计(论文参考文献)
- [1]基于CoE协议的永磁同步电机控制系统设计[D]. 汪汉宁. 浙江大学, 2021(08)
- [2]基于状态约束的永磁同步电动机命令滤波模糊自适应控制[D]. 邹明峻. 青岛大学, 2020(01)
- [3]基于ARM的模糊自抗扰位置伺服控制器实现[D]. 丁杨帆. 西南交通大学, 2020(07)
- [4]天文望远镜用弧线永磁电机自适应控制系统设计[D]. 陈勇. 东南大学, 2020(01)
- [5]双电动缸起竖同步控制策略研究[D]. 曹书鹏. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]车用内嵌式永磁同步电机无位置传感器鲁棒控制方法研究[D]. 巫少方. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]控制力矩陀螺框架伺服系统控制策略研究[D]. 刘训. 北京理工大学, 2018(07)
- [8]永磁直线同步电机的反演滑模控制研究[D]. 李小营. 沈阳工业大学, 2017(08)
- [9]基于滤波反步法的三相永磁同步电机伺服控制[J]. 陈子印,林喆,康建兵,贾鹤鸣,于飞. 控制理论与应用, 2017(04)
- [10]PMSM位置伺服系统反推控制与优化[D]. 周昌宇. 武汉科技大学, 2016(06)