模糊控制在永磁同步伺服系统中的应用与研究

随着现代化工业的不断发展,伺服系统在工业领域的应用日益广泛,对其性能的要求也越来越高。特别是在精密雷达和军用武器随动装置中,要求伺服系统具有高速、高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力。伺服控制技术是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,也是国外交流伺服技术封锁的主要部分。研究高性能交流伺服控制技术,尤其是最具应用前景的永磁同步电动机伺服控制技术,具有重要的理论意义和实用价值。 本文研究的是以永磁同步电动机为执行元件的交流伺服系统。相对感应电动机来说,永磁同步电动机具有结构紧凑、重量轻、功率密度高、转子无发热问题和控制系统较异步电机简单等优点。 本论文首先介绍了永磁同步电动机伺服系统的研究现状、发展趋势和控制策略。接着研究了永磁同步电动机的结构,建立了永磁同步电机在三相静止坐标系下的数学模型,根据坐标变换理论,推导了永磁同步电动机dq0轴电压方程、磁链方程以及转矩方程,为控制方案的选择打下了基础。在此基础上讨论了永磁同步电动机的矢量控制原理并详细分析了电压空间矢量控制原理。然后,介绍了模糊控制器的原理及设计方法,并通过仿真设计了模糊PID控制器来代替传统PID控制器实现对PMSM的矢量控制,提高了系统的动、静态性能以及抗干扰性能,改善了系统的鲁棒性。 文章最后设计和制作了基于TMS320F2808DSP的硬件和软件系统,并给出了硬件电路、软件流程、参数设计方法和实验波形,实验表明该系统的各项性能达到了预定目标,证明该系统己能够满足高性能伺服系统的基本要求。