[发明专利]一种基于模糊滑膜变结构的永磁同步电机控制系统在审

专利信息
申请号: 201910557703.7 申请日: 2019-06-26
公开(公告)号: CN110266227A 公开(公告)日: 2019-09-20
发明(设计)人: 李曦;徐冬磊 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: H02P21/00 分类号: H02P21/00;H02P25/022
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 梁鹏;曹葆青
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 滑膜 永磁同步电机 变结构 模糊 变结构控制器 控制器模块 模糊控制器 控制系统 传感器模块 逆变器模块 自适应能力 关系计算 控制性能 实际转速 实时调节 指令转速 转换模块 鲁棒性 超调 抖振 构建 减小 电机 削减 响应
【说明书】:

发明属于永磁同步电机领域,并公开了一种基于模糊滑膜变结构的永磁同步电机控制系统。该系统包括:传感器模块、永磁同步电机、模糊滑膜控制器模块、Clark变换模块、Park变换模块、PI控制器模块、dq/αβ转换模块、SVPWM模块和逆变器模块,其中,模糊滑膜控制器模块包括滑膜变结构控制器和模糊控制器,滑膜变结构控制器用于构建指令转速与实际转速之差、滑膜参数ε以及q轴的额定电流之间的关系,并利用该关系计算获得q轴的额定电流模糊控制器用于实时调节滑膜参数ε,以此提高电机的响应速度。通过本发明,有效提高永磁同步电机的控制性能,减小转速超调,削减滑膜变结构带来的抖振问题,提高系统的自适应能力以及鲁棒性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机领域,更具体地,涉及一种基于模糊滑膜变结构的永磁同步电机控制系统。

背景技术

永磁同步电机因为其使用方便、可靠性高、性能优越等优点,广泛运用于交流伺服系统中。传统的PID控制算法简单,可靠性高,一定程度上能够满足控制要求,但在外界扰动过大或精度要求高时,难以满足调速要求。

近年来,包活模糊控制、滑模控制在内的许多现代控制理论被逐渐应用到永磁同步电机的调速系统中。其中,滑模变结构控制因具有很强的鲁棒性以及对系统参数要求低等优点得到越来越多学者的关注,并在电机的伺服控制中得到应用。

目前,对永磁同步电机的控制中,存在如下问题:永磁同步伺服系统性能的优劣影响着数控机床的加工质量。永磁同步电机是一个具有强耦合、多变量、非线性特点的复杂控制系统,在运动过程中容易受到内部参数摄动、外界干扰等因素的影响。传统上永磁同步电机一般采用PI控制,PI控制属于线性控制,鲁棒性极差,因此用于永磁同步电机伺服控制效果不佳。基于此,将滑模变结构控制应用于电机伺服控制,该控制方式具有较强鲁棒性,控制效果较好。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于模糊滑膜变结构的永磁同步电机控制系统,通过将模糊滑膜变结构模块的设计,使得滑膜变结构控制器和模糊控制器相结合,其中通过采用模糊控制器对滑膜控制器参数进行调整,以此对滑膜变结构控制器的输出进行调节,进而提高电机的响应时间,有效提高永磁同步电机的控制性能,减小转速超调,削减滑膜变结构带来的抖振问题,提高系统的自适应能力以及鲁棒性。

实现上述目的,按照本发明,提供了一种基于模糊滑膜变结构的永磁同步电机控制系统,该系统包括:传感器模块、永磁同步电机、模糊滑膜控制器模块、Clark变换模块、Park变换模块、PI控制器模块、dq/αβ转换模块、SVPWM模块和逆变器模块,其中:

所述传感器模块与所述永磁同步电机连接,用于检测所述永磁同步电机的三相电流、实际转速ω和转子位置θ;

所述模糊滑膜控制器模块与所述传感器模块连接,用于将预设的永磁同步电机的指令转速ω*与所述实际转速ω之差转换为q轴的额定电流

所述Clark变换模块用于与所述传感器模块连接,用于将所述永磁同步电机三相电流转换为α轴的电流Iα和β轴的电压Iβ

所述Park变换模块与所述Clark变换模块和传感器模块同时连接,用于接受所述α轴的电流Iα、β轴的电压Iβ和转子位置θ转换为q的实际电流iq和d轴的实际电流id

所述PI控制器同时与所述模糊滑膜控制器模块和Clark和Park变换模块连接,用于将所述q轴的额定电流和实际电流iq之差,以及d轴的额定电流和实际电流id之差分别转化为q的实际电压Uq和d轴的实际电压Ud

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