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基于模糊PI 控制的P M S M 位置伺服系统仿真王 翔,马瑞卿,吉攀攀(西北工业大学自动化学院,西安 710072)摘 要:本文在分析了永磁同步电机(P MS M )数学模型的基础上,在M atlab 的S m i uli n k 环境下构建了隐极式永磁同步电机位置伺服系统的仿真模型。
控制系统采用经典的三闭环结构,其中电流环采用i d =0的矢量控制策略,速度环采用PI 控制,位置环采用模糊PI 自适应控制,自适应控制通过M atl a b 软件编程。
文中给出了系统各模块仿真模型的建立方法,并针对工程系统实际参数,进行了负载突加突卸时位置、速度和转矩瞬态过程仿真与分析。
结果表明,该系统抗干扰性好,能快速准确地跟踪位置及转速给定。
关键词:永磁同步电机;矢量控制;模糊控制;建模;仿真中图分类号:TM 351;TM 341 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2010)03-0052-04Si m ulation of P M S M Position Servo Syste m Based on Fuzzy PI ControlWANG X iang ,MA Ru-i q i n g ,JI Pan -pan(Schoo l o fAuto m ati o n ,N orthw estern PolytechnicalUn i v ersity ,X i an 710072,Ch i n a)Abst ract :In th is paper ,t h e m athe m atic m odel o f t h e per m anent m agnet synchronous m otor (P MSM )w as ana l y zed firs,t and then t h e si m u lation m ode l of the non -salien-t po le P M S M w as estab lished i n t h e si m uli n k o f theM atlab based on the m athe m atic m odel o f t h e P M S M.The con tro l syste m adoped the c las -sica l three -close -l o op str ucture .I n this con tro l syste m,the i d =0contro l strategy i n current loop and PI contro lw ere used i n speed loop ,and also the fuzzy PI contro l i n positi o n l o op w h i c h w as realized by pro -g ra mm i n g in theM a tlab .G i v en the w ay of estab lish i n g the si m ulink m odel o f every m odu le in theM atlab g i v en in t h is paper ,and the transient processes of positi o n ,speed and torque w ere si m ulated and ana -l y zed for t h e actua l para m eters o f syste m pro ject at the ti m e o f sudden l o ad -add /unload .The si m u lation resu lts ,show the syste m is of good ant-i i n terference and able to track t h e g iven positi o n and speed quick -l y and accurate l y .K ey W ords :Per m anen tm agnet synchronous m oto r (P M S M );V ector contro;l Fuzzy contro;l M ode-l i n g ;Si m u l a ti o n收稿日期:2008-12-290 引 言永磁同步电机(Per m anent M agnet Synchronous M otor ,P M S M )因具有高效率、高控制精度、高转矩密度、宽广的调速范围以及良好的转矩平稳性等一系列优点,在交流伺服控制系统中占有重要的地位[1],近年来随着稀土永磁材料、电力电子技术、微机技术及矢量控制技术的发展,永磁同步电机在国防、工业、民用的各个领域得到了越来越广泛的应用,如火炮瞄准、数控机床、电动汽车、电梯等[2]。
![PMSM调速系统SVPWM控制的建模仿真[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/279561c689eb172ded63b7c4.png)
基于神经网络预测控制的PMSM伺服系统的仿真研究王群京,殷伟,姜卫东,王安邦(合肥工业大学电气工程与自动化学院,安徽合肥230009) 摘要:在PMSM 伺服系统中,电机大多采用的是矢量控制,参数的变化、负载扰动等因素对系统的稳定性、可控性影响较大。
现有的控制策略大多是滞后的,无法根据未来动态行为产生理想电机电压输入。
提出了一种基于神经网络的PWM 预测控制方法。
采用离线训练和在线修正的方法,获得PMSM 神经网络模型,并在控制过程中修正模型。
最优控制器根据该模型的输入、输出响应产生合适的电压波形。
在Matlab/Sim 2ulink 环境下完成仿真,结果表明,较之PI 控制器,神经网络预测控制具有更好的动态性能和鲁棒性。
关键词:神经网络;预测控制;永磁同步电机;伺服系统中图分类号:TP273 文献标识码:ASimulation of Predictive Control B ased ANN for PMSM Servo SystemWAN G Qun 2jing ,YIN Wei ,J IAN G Wei 2dong ,WAN G An 2bang(School of Elect rical Engineering &A utomation ,Hef ei Universit y of Technolog y ,Hef ei 230009,A nhui ,China )Abstract :In servo system driven by permanent magnet synchronous motor (PMSM ),the control strategy of motor is vector control mostly.Parameter vibration ,disturb of load torque have remarkable influence on dy 2namic character of motor.Because of lagging of control strategy ,controller can ′t produce ideal output by using characteristic of motor.Predictive control strategy based artificial neural networks ,was proposed for PMSM servo system.The architecture and parameter are acquired by learning offline and modification online.It can be used to predict characteristic of PMSM.Optimal controller can produce more ideal output waveform by using input &output of neural networks of PMSM.The control method is verified by simulation based matlab &Simulink.The results of simulation indicate that predictive based ANN has better characteristic and robust ,compared with traditional control strategy.K ey w ords :neural networks ;predictive control ;permanent magnet synchronous motor (PMSM );servo system 作者简介:王群京(1960-),男,博士,教授,Email :wqunjing @ 对于由PMSM 构成的伺服系统,国内外的大量学者做了卓有成效的研究工作。
永磁同步伺服系统设计与仿真序言永磁同步伺服系统是当代高性能伺服系统的主要发展方向,其特点是位置分辨率高、定位精度高、调速范围宽,低速稳定运行,无爬行现象,力矩波动小,响应速度快,峰值转矩高,过载能力强,能承受频繁起停、制动和正反转,无电刷,可靠性高,可工作于恶劣的环境。
因此,永磁伺服电机在下述领域得到了广泛的应用：高精度位置伺服控制,包括点位控制和连续轨迹控制；需要频繁调速,并要求低速且稳速运行的场合；需要张力调节和恒张力控制的场合。
本次设计以交流永磁同步伺服系统为研究对象，得到交流永磁伺服系统应用的状况，运用经典控制理论和现代控制理论，将机电专业知识综合运用，对系统进行建模，设计并调试基于单片机的软件程序。
本说明书共分三章，第一章介绍伺服系统的概论从而引出对永磁交流伺服系统的简单概述，并且通过比较AC和DC伺服系统以确定本设计说明书采用的是永磁AC交流伺服系统；第二章主要介绍三相PMSM交流服系统设计，首先比较BDCM和PMS M各自的特点确定采用PMSM系统，接着对系统进行数学模型的建立，并且对PMSM伺服系统进行矢量控制分析；第三章是利用单片机，设计基于单片机的仿真，并且列举调试过程中的问题以及解决对策。
第1章交流永磁同步伺服系统简介1.1伺服技术1.1.1 概述伺服技术是指执行系统中的控制技术。
伺服是在控制指令的指挥下控制驱动元件，使机械系统的运动按指令要求进行。
伺服系统主要用于机械设备位置和速度额动态控制，在数控机床、工业机器人、坐标测量机以及自行导引车等自动化制造，装配及测量设备中，已经获得了广泛的应用。
伺服系统的定义包括：（1）伺服系统—是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或给定值)的任意变化的自动控制系统；（2）在自动控制系统中，使输出量能够以一定的准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统，亦称伺服系统。
采用伺服系统主要任务是：（1）以小功率指令信号去控制大功率负载；（2）在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动；（3）使输出机械位移精确地跟踪电信号。
