基于模糊逻辑控制和滑模控制算法的永磁同步电机伺服控制系统研究

作     者：黄依婷 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈建新;王云冲

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步电机 伺服系统 模糊逻辑控制 滑模控制 鲁棒性 

摘      要：采用传统PI控制的永磁同步电机位置伺服系统,运行工况或电机参数变化对其性能有显著影响,难以满足现阶段人们对系统快速性、抗扰性以及鲁棒性的高要求。针对该问题,本文将两种对被控对象精确数学模型依赖性低、有更强鲁棒性的现代控制算法,即模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control,FLC）和滑模控制（Sliding Mode Control,SMC）,分别应用到三闭环系统的速度环和位置环中替代原来的PI控制器,以提升系统的性能。因传统模糊逻辑控制器输出电流谐波含量高且动态响应会在一定程度上受到系统转动惯量变化的影响,故本文研究了一种自适应模糊逻辑控制器,通过动态调整FLC的输出、输入比例因子来降低输出电流中的谐波含量,增强速度响应的鲁棒性。同时,针对定参数滑模控制器的阶跃位置响应会在系统参数变化时发生超调或响应速度变慢的问题,提出了一种基于递推最小二乘法观测器的变参数滑模控制器,使得电机可以在系统参数发生变化或受到外部扰动时保持较好的位置控制效果。此外,本文还对正弦或斜坡位置给定下的滑模控制器性能进行了分析,因其本身包含前馈补偿环节,故其位置响应性能优于传统的比例控制器。最后,本文对上述控制系统开展了MATLAB Simulink仿真研究,并搭建了实验平台。开展了详细的实验验证,并将仿真与实验结果对比,进行数据分析,证明了在速度环采用自适应模糊逻辑控制方法、位置环引入变参数滑模控制方法的永磁同步电机三闭环伺服控制系统拥有较强的鲁棒性、抗扰性以及较优的动态性能。