基于永磁同步無齒輪曳引機的節(jié)能電梯控制系統(tǒng)算法和軟件設計

【摘要】：永磁同步電機以效率高、體積小、控制性能好等優(yōu)點逐步成為新型電梯曳引機的主流。針對永磁同步電機的電梯驅動與控制技術已成為國內外的研究熱點。 本文主要完成電梯用永磁同步電機伺服系統(tǒng)的控制算法設計與軟件實現。首先分析了永磁同步曳引機驅動系統(tǒng)組成結構和工作原理,詳細介紹了永磁同步電機的數學模型及其矢量控制策略,在此基礎上對永磁同步曳引機伺服系統(tǒng)進行了數學建模。為了滿足電梯對永磁同步電機調速控制的要求,分別設計了基于先進PID控制和模糊自整定PID控制的控制器,并利用Matlab進行仿真驗證。 針對永磁同步曳引機伺服控制系統(tǒng),設計了抗抖振的滑?？刂破?分析了系統(tǒng)穩(wěn)定性,仿真結果驗證了抗抖振滑模控制算法的有效性。為了有效克服系統(tǒng)模型的參數不確定性、外部擾動以及未建模動態(tài),提高系統(tǒng)魯棒性,設計了自適應魯棒控制器,對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及跟蹤性能進行了理論分析和證明,仿真結果也證實了所設計的自適應魯棒控制算法的有效性。 完成了基于DSP芯片的永磁同步曳引機矢量控制系統(tǒng)的軟件設計以及相關算法實現。采用模塊化設計思想,分別設計了速度環(huán)模塊、電流環(huán)模塊、SVPWM模塊以及通信模塊等。 最后進行了軟硬件的聯(lián)合調試,分析了調試中遇到的主要問題,并給出了解決方案。實驗結果表明,所設計的永磁同步曳引機伺服系統(tǒng)具有較好的調速性能,能夠滿足電梯驅動系統(tǒng)的要求。 【關鍵詞】：電梯 永磁同步曳引機 先進PID 模糊PID 自適應魯棒控制 DSP
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TU857;TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 電梯產業(yè)現狀8-9
• 1.2 電梯節(jié)能9-10
• 1.3 電梯驅動技術10-11
• 1.4 永磁同步電機控制技術11-12
• 1.5 電梯驅動控制發(fā)展趨勢12-13
• 1.6 本文的研究內容13-14
• 2 永磁同步曳引機控制系統(tǒng)分析與建模14-27
• 2.1 電梯系統(tǒng)簡介14-16
• 2.1.1 電梯負載轉矩分析14-15
• 2.1.2 電梯控制系統(tǒng)性能要求15-16
• 2.2 永磁同步電機系統(tǒng)模型16-19
• 2.2.1 坐標變換16-18
• 2.2.2 dq0坐標系下的數學模型18-19
• 2.3 永磁同步電機的磁場定向控制19-23
• 2.3.1 縱軸電流i_d=0控制20
• 2.3.2 i_d=0控制的實現20-21
• 2.3.3 空間矢量脈寬調制原理21-23
• 2.4 永磁同步曳引機伺服控制系統(tǒng)23-27
• 2.4.1 電梯曳引機控制系統(tǒng)實驗平臺23-24
• 2.4.2 永磁同步曳引機的速度控制24-26
• 2.4.3 永磁同步曳引機的位置控制26-27
• 3 永磁同步曳引機調速系統(tǒng)的控制算法研究27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 基于擾動觀測器的先進PID控制27-30
• 3.2.1 先進PID控制27-28
• 3.2.2 擾動觀測器的設計原理28-29
• 3.2.3 先進PID控制及其在PMSM調速系統(tǒng)中的應用29-30
• 3.3 模糊PID控制30-32
• 3.3.1 模糊PID控制的基本原理30-31
• 3.3.2 模糊自整定PID控制器的設計31-32
• 3.4 算法仿真驗證32-37
• 3.4.1 電梯調速系統(tǒng)的先進PID控制32-34
• 3.4.2 電梯調速系統(tǒng)的模糊PID控制34-37
• 4 永磁同步曳引機位置伺服系統(tǒng)的魯棒控制37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 滑?？刂扑惴ㄑ芯?/span>37-42
• 4.2.1 滑?？刂苹驹?/span>37-38
• 4.2.2 永磁同步曳引機的滑?？刂?/span>38-40
• 4.2.3 抗抖振算法研究40-42
• 4.3 自適應魯棒控制42-47
• 4.3.1 自適應魯棒控制基本原理42-43
• 4.3.2 永磁同步曳引機的ARC控制43-47
• 4.4 仿真驗證47-51
• 5 電梯調速系統(tǒng)的軟件實現51-62
• 5.1 系統(tǒng)結構51-52
• 5.2 軟件開發(fā)環(huán)境52-53
• 5.2.1 CCS簡介52
• 5.2.2 IQmath庫函數52-53
• 5.3 軟件總體架構53-54
• 5.4 功能模塊的實現54-62
• 5.4.1 速度曲線的生成54
• 5.4.2 速度環(huán)的軟件實現54-56
• 5.4.3 電流環(huán)的軟件實現56-58
• 5.4.4 SVPWM的軟件實現58-60
• 5.4.5 通信模塊設計60-62
• 6 系統(tǒng)調試62-71
• 6.1 調試過程中的若干問題與解決方法62-67
• 6.1.1 轉子初始位置檢測62-64
• 6.1.2 電流采樣結果校正64-67
• 6.2 調試結果與分析67-71
• 6.2.1 SVPWM波形觀測67-68
• 6.2.2 通信模塊測試68-69
• 6.2.3 電機調速曲線69-71
• 7 總結與展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-78
• 附錄78

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