基于编码器测量结果反馈改进的异步电机控制系统研究

作     者：吴岳 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王磊

授予年度：2023年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：异步电机 编码器 矢量控制 反馈准确性 反馈实时性 快速响应 

摘      要：随着交流伺服系统的发展,其性能不断提升,主要体现在对转矩和转速的控制上,并且性价比不断提高。本课题中应用异步电机的交流伺服驱动系统是为高空作业工程车的液压举升模块设计的,其具有“控制精度高,低压大功率,响应快速的优点。本文从伺服系统的速度反馈入手,对编码器的测量结果反馈进行改进,旨在提高速度反馈的准确性和实时性。首先,建立了交流伺服系统中的异步电机和磁电编码器的实体模型,并用ANSYS和Maxwell软件对实体模型进行磁场、热场的仿真分析,验证了电机和编码器参数和结构设计的可行性。同时在常用的三个坐标系下建立了异步电机矢量控制的数学模型。其次,以磁电编码器为研究对象,对编码器反馈改进技术中的测量准确性进行研究,提出了基于极数求商余数的多对极磁电编码器角度值细分方法,并使用光电编码器进行误差补偿,可以有效提高磁电编码器的分辨率和测量精度。然后,构建了包括电流、速度双环在内的矢量控制算法的模型。本文实时性研究是为了保证光电编码器的测量速度反馈对速度指令有较好的跟踪性,因此基于矢量控制系统,提出了一种引入参数的速度反馈观测算法,所提出的方法能够有效减少速度反馈延时。最后,以瑞萨公司的RX63T系列单片机为核心,完成了包括软硬件在内的实验平台的搭建。通过死区时间测试和温升测试验证了所搭建实验平台的运行可靠性,在此基础上完成了编码器反馈改进算法的验证。