文档介绍：硕士学位论文
永磁同步电机的参数辨识及其在控制中应用
的研究
RESEARCH ON PARAMETER IDENTIFICATION
OF PMSM AND APPLICATION IN CONTROL
徐俊瑞
哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TM351 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
永磁同步电机的参数辨识及其在控制中应用
的研究
硕士研究生:徐俊瑞
导师:李铁才教授
申请学位:工学硕士
学科:电气工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM351
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON PARAMETER IDENTIFICATION
OF PMSM AND APPLICATION IN CONTROL
Candidate: Xu Junrui
Supervisor: Prof. Li Tiecai
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Electrical Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
永磁同步电动机(PMSM)具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高、响
应速度快且运行安全可靠等众多优点,在高性能、高精度伺服系统中得到广泛应
用,尤其适用于数控车床、航空航天设备等场合。数控车床、卷绕设备等对伺服
驱动存在特殊要求,此类设备负载的直径和转动惯量通常会随着加工过程发生变
化,这就可能对设备加工的精度和稳定性产生影响。高精度设备有必要在系统运
行前对电机参数进行离线辨识,然后正确初始化相应的控制器;而且,当设备的
转动惯量变化时要能及时修正控制器参数。在线辨识电机参数并实时调整控制器
是目前伺服控制技术的热点问题。
目前,存在许多参数辨识的方法,但大多算法复杂,实现上有难度且辨识精
度也不高,针对这些问题,本文提出离线辨识和在线辨识相结合的方法。首先研
究了离线参数辨识过程,离线辨识方法简单,容易操作;然后研究了两种在线辨
识方法,并根据它们各自的优点将两种方法有机的结合,形成一种更有效,计算
量更小的辨识方法。同时对以上方法进行了仿真和实验验证,并进一步讨论了参
数辨识的应用。研究中建立了电机的数学模型和控制系统模型,指出需要被辨识
的参数;通过定位运动、匀速运动和加减速运动对电机的参数进行离线辨识,其
结果应用于控制器参数初步配置;探讨了最小二乘辨识法和梯度校正辨识法的原
理,建立了辨识模型,在线辨识了电机的转动惯量,并根据其变化自动整定速度
环 PID 控制器参数。通过对各辨识方法的理论研究和实践应用,了解到:离线辨
识的辨识速度较快、方法简单;带遗忘因子的最小二乘在线辨识法在系统运行初
期能很快辨识出系统参数,但后期的跟踪能力不够好;与遗忘因子最小二乘法相
反,梯度校正在线辨识法在系统运行初期辨识参数的波动较大且速度慢,但后期
参数变化了可以很快跟踪新值。基于以上研究,提出了一种新的在线辨识方法:
最小二乘与梯度校正结合辨识法,此方法融合了两种方法各自的优势,辨识效果
良好。
最后,分析了在实际系统中产生辨识误差的主要原因:逆变器具有非线性因
素。提出可以采用死区补偿的方法对其进行补偿。
关键词:永磁同步电动机;参数辨识;最小二乘法;梯度校正法;PID 自整定
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Permanent synchronous motor (PMSM) has a simple structure, small size,
high power density, high e