【正文】 出轉(zhuǎn)矩控制所需要的被控矢量的各個分量值，即直流給定量。矢量控制從理論上解決了交流電動機非線性解耦問題，實現(xiàn)了交流電動機的轉(zhuǎn)矩高性能控制。（4）無位置傳感器技術(shù)的起動和低速運行問題。（2）模糊控制算法的引進與應(yīng)用。利用智能控制的非線性、變結(jié)構(gòu)、自尋優(yōu)等各種功能來克服交流驅(qū)動系統(tǒng)變參數(shù)與非線性等不利因素，可以提高系統(tǒng)的魯棒性[25~27]。（7）智能控制智能控制理論是永磁交流驅(qū)動控制發(fā)展中的一個嶄新階段，與傳統(tǒng)的經(jīng)典、現(xiàn)代控制方法相比，具有一系列突出特點。但滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上的不連續(xù)開關(guān)特性使其實際系統(tǒng)中抖振必定存在且無法消除，從而其應(yīng)用受到了限制。其主要思想是，根據(jù)被調(diào)量的偏差及其導(dǎo)數(shù)，有目的性地使系統(tǒng)沿設(shè)計好的“滑動模態(tài)”軌跡運動[23]。轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)包括一個積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)。近年來，直接轉(zhuǎn)矩控制方式被移植到永磁同步電機的控制中，隨著人們對其控制原理和關(guān)鍵技術(shù)的不斷深入研究，直接轉(zhuǎn)矩控制將在大力矩、快速響應(yīng)的數(shù)字化交流驅(qū)動系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。（2）矢量控制由德國學(xué)者Blaschke于1971年提出的矢量控制理論使交流電機控制由外部宏觀穩(wěn)態(tài)控制深入到電機內(nèi)部電磁過程的瞬態(tài)控制，從而使得永磁同步電機的控制性能得到了本質(zhì)的提高。永磁交流驅(qū)動系統(tǒng)在幾十年的發(fā)展進程中，其控制策略不斷進步，其中具有代表性的包括：恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、非線性控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、智能化控制等等[16,21]。（3）人工智能技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)典或者現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)上的控制策略都依賴于電機的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)模型參數(shù)變化時，想獲得優(yōu)良的控制性能是研究人員面臨的重要課題。（2）現(xiàn)代控制理論的引入交流電機矢量控制技術(shù)的提出，明顯改善了交流電機的調(diào)速性能。（1）電機數(shù)學(xué)模型分析方法的發(fā)展永磁同步電機控制系統(tǒng)是一個多變量、強耦合、非線性系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)控制精度，非線性系統(tǒng)狀態(tài)反饋線性化理論被逐步引入到電機控制中來，但由于該方法理論的復(fù)雜性，限制了它在電機控制系統(tǒng)中的推廣和應(yīng)用。進入80年代中后期后，永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)具有代表性的幾項重大研究突破為：1986年，該系統(tǒng)是用于飛機上的執(zhí)行機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良等特點，為其后的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)，推動了永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)進入實際應(yīng)用的步伐；1994年，其方法是根據(jù)電機的負載情況，調(diào)整電流矢量的相角，充分利用內(nèi)置式永磁同步電動機的磁阻轉(zhuǎn)矩，增加電機的轉(zhuǎn)矩和功率的輸出[9]；而后，“凸極式永磁同步電動機的恒功率運行能力”的論文，主要討論了凸極式永磁同步電動機的恒功率運行區(qū)域與電機凸極率的關(guān)系[10]。隨著電機轉(zhuǎn)速上升，電機定子繞組中感應(yīng)電動勢不斷增加，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速上升到一定程度時，由于逆變器容量恒定，其輸出電流將不能跟蹤電流給定，電機輸出轉(zhuǎn)矩下降，性能變差。80年代以來，隨著各種相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究成果不斷涌現(xiàn)，為高性能永磁同步驅(qū)動系統(tǒng)的研究與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本文設(shè)計的永磁同步電機無位置傳感器驅(qū)動系統(tǒng)，采用滑模觀測器計算轉(zhuǎn)速，用矢量控制的策略在傳統(tǒng)PI控制的基礎(chǔ)上引入模糊控制方法，并在MATLAB/ SIMULINK下建立仿真模型來分析永磁同步驅(qū)動系統(tǒng)的各方面性能，然后基于DSP實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的設(shè)計，經(jīng)過試驗和現(xiàn)場調(diào)試，達到了比較理想的效果。雖然省去了霍爾元件，但還是要利用電氣性的傳感器，如電壓傳感器、電流傳感器，作為回路控制，其精確名稱為無位置傳感器控制。高性能永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用變得日益廣泛，為了滿足永磁同步電機傳動系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的需要，一般來說必須實時的知道永磁電機轉(zhuǎn)子的位置以及速度并實現(xiàn)速度閉環(huán)控制。永磁電機的發(fā)展與永磁材料的發(fā)展密切相關(guān)，二十世紀(jì)六十到八十年代，釤鈷永磁和釹鐵硼永磁（二者統(tǒng)稱稀土永磁）的相繼問世，使永磁電機的發(fā)展進入了新的歷史時代。尤其是標(biāo)志著一個國家工業(yè)實力的高精機床、工業(yè)機器人等對其“驅(qū)動源”提出了越來越高的要求。 Sensorless。同時根據(jù)無位置傳感器相關(guān)原理建立了用于替代傳統(tǒng)機械位置傳感器的滑模觀測器，并引入基于模糊控制理論的模糊PI來替代傳統(tǒng)PI，完成了系統(tǒng)的MATLAB仿真。因此，在一些特殊及精度要求不高的場合，由只根據(jù)采樣電流、電壓等易測量，通過特定方法估算轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的無位置傳感器控制策略將得到廣泛應(yīng)用。不保密。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文基于模糊控制的永磁同步電機無位置傳感器驅(qū)動系統(tǒng) VSensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Drive System Based on Fuzzy ControlbyXIAO Yangliu. (Shijiazhuang Railway Institute) 2007A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster of EngineeringinElectrical Engineeringin theGraduate SchoolofHunan UniversitySupervisorProfessor ZHOU LawuApril，2010基于模糊控制的永磁同步電機無位置傳感器驅(qū)動系統(tǒng)碩士學(xué)位論文湖 南 大 學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。在______年解密后適用本授權(quán)書。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中位置主要由旋轉(zhuǎn)變壓器或者光電編碼盤提供，但此類位置傳感器均有著成本高，維護困難，惡劣工況適用性差等本質(zhì)上的缺陷。第一部分工作建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上介紹了相關(guān)矢量控制原理，尤其是本文所采用的定子電流最優(yōu)控制策略。關(guān)鍵詞: 永磁同步電機；無位置傳感器；定子電流最優(yōu)；模糊PI；DSPAbstractWith the development of microprocessor technology, power electronics technology and permanent magnetic materials manufacturing techniques, as well as tructure and operating characteristics of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the PMSM drive system is widely applied in the areas of industrial and agricultural production. But the good performances of PMSM drive system are based on closedloop control, it is quite important of how to obtain the rotor position and speed signals in this system. Traditionally, the rotor position of the control system is mainly supplied by the resolver or optical encoder disk, but such position sensors have the nature defects of high costs, maintenance difficulties and poor performances in bad working conditions. Thus, sensorless control strategy which only according the sampling of the current and voltage to estimate the rotor position and speed by specific methods will be widely applied. To enhance the speed, stability and robustness of PMSM drive system further, fuzzy control method which has the characteristic of easy configuration, continue output, high reliability, small overshoot and strong robustness has gained more and more attention.In this paper, sensorless permanent magnet synchronous motor drive system for the study is mainly divided into two parts of MATLAB/SIMULINK simulation and system software and hardware achievement. In the first part, the auther established a mathematical model of PMSM, and on this basis, introduced the relevant principles of vector control, particularly the optimal control strategy used in this paper. At the same time, the author not only established a sliding mode observer to replace traditional mechanical position sensors according to the relevant principles, but also fuzzy PI to replace traditional PI under the introduction of fuzzy control theory, and then pleted MATLAB simulation of the system. The second part included the designing of a hardware experiment platform using TMS320F2808DSP for core control chip, software development and plant debugging.The results of MATLAB simulation and experiment, which show the prime control performance of the program and effectiveness of the system, prove that this program is an ideal control method．Key Words: PMSM。 DSP目 錄學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 I摘 要 IIAbstract III目 錄 IV第1章 緒 論 1 選題背景及意義 1 2 2 3 4 6第2章 永磁同步電機的控制原理 7 永磁同步電機的結(jié)構(gòu) 7 8 永磁同步電機在三相靜止坐標(biāo)系下的模型 8 坐標(biāo)變換 9 永磁同步電機在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 11 永磁同步電機的矢量控制技術(shù) 12 定子電流最優(yōu)控制 14 空間電壓矢量調(diào)制原理 15 16 19 22 22第3章 基于滑模觀測器的無位置傳感器控制 23 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理 23 變結(jié)構(gòu)控制概述 23 24 25 滑模觀測器仿真及分析 28 28 28 30 本章小結(jié) 31第4章 永磁同步電機模糊PI控制 32 模糊控制的基本原理 32 模糊控制主要特點 32 模糊控制系統(tǒng)組成 33 模糊控制器原理 33 模糊PI控制器設(shè)計 34 模糊控制器結(jié)構(gòu)的確定 34 模糊化 35 模糊控制規(guī)則的確定 36 模糊推理 36 解模糊化 37 基于模糊PI控制的PMSM無位置傳感器控制系統(tǒng)仿真 37 模糊PI控制器的建立 37 控制系統(tǒng)仿真 39 本章小結(jié) 39第5章 永磁同步電機控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 40 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 40 系統(tǒng)主回路設(shè)計 40 系統(tǒng)控制電路的組成 43 系統(tǒng)軟件設(shè)計 46 開發(fā)軟件介紹 46 系統(tǒng)軟件的整體結(jié)構(gòu) 46 SVPWM算法實現(xiàn) 48 實驗結(jié)果及分析 49 電機低速運行 50 電機額定轉(zhuǎn)速運行 51 突加負載實驗 53 本章小結(jié) 54結(jié) 論 55參考文獻 57致 謝 61附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 62碩士學(xué)位論文第1章 緒 論近幾年來，隨著產(chǎn)業(yè)應(yīng)用形態(tài)的不斷改變、進步，電機成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的零部件，廣泛的應(yīng)用于各式各樣的機械工具和一般消費品。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展以及控制理論的不斷進步，以永磁同步電機作為執(zhí)行機構(gòu)的交流驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展得以極大的發(fā)展[1,2]。隨著