基于重复控制的永磁同步电机伺服系统研究

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电动仿真转台是航空航天领域中用于半实物仿真的重要设备,随着航空航天工业的迅速发展,对仿真转台各项性能提出了更高的要求。本文以电动仿真转台的电机伺服控制系统为研究对象,研究永磁同步电机伺服系统控制策略和控制效果,引入重复控制技术,提出基于重复控制的无静差永磁同步电机伺服控制系统,大大改善了系统的动静态性能。
  首先,建立了永磁同步电机的数学模型,根据坐标变换理论推导出电机在αβ静止坐标系及dq旋转坐标系下的变换方程。以电机数学模型为基础,研究了永磁同步电机矢量控制策略和直接转矩控制策略,两种策略中的逆变电路都采用电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术。在Matlab/Simulink环境中,对控制系统参数进行了优化,并进行了仿真研究,直接转矩控制系统的动态响应更快。
  然后,分析了重复控制技术,重点研究了重复控制器的设计及实现方法。根据永磁同步电机矢量控制及直接转矩控制特点,将重复控制技术应用到两种控制策略中。建立了两种控制系统的模型,并进行仿真研究。仿真结果表明,基于重复控制器的矢量控制策略电流和位置变量稳态运行无静差,动态跟随性能好;基于基于重复控制器的直接转矩控制策略电磁转矩脉动小,系统运行稳定。
  最后,阐述了电动仿真转台的组成结构及系统的工作过程,对两种改进的伺服系统仿真进行分析,仿真表明系统的位置跟随性能良好。
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