文档介绍：三峡大学
硕士学位论文
基于永磁同步电动机的交流伺服系统设计与研究
姓名:方春娇
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:曾孟雄
20100501
内容摘要

交流伺服系统在工业控制中获得广泛应用,寻求基于永磁同步电动机(Permanent
Synchronous Motor, PMSM)的高性能控制策略成为伺服系统智能控制的研究
热点。本文以交流伺服系统为研究对象,建立基于永磁同步电动机的电流、速度、位
置三环控制模型,应用 PID 优化理论及复合模糊控制策略进行系统整定优化,并进行
动态仿真分析校正。结果表明提高了交流伺服系统设计整定精度,改善了系统动态响
应性能和效率。
1)论文首先阐述了交流永磁同步电动机的工作原理及矢量控制思想,通过物理
方程的研究,构建了传递函数框图形式的控制模型。通过对数学模型及矢量控制的分
析,确定了磁链矢量控制策略,搭建了电流、速度、位置三环结构的仿真模型。
2)对伺服系统的逆变器控制进行了分析,研究了电压空间矢量控制方法、控制
原理以及算法,在 MATLAB/Simulink 搭建了实现电压空间矢量控制算法的模块,为
伺服系统的参数优化整定提供了平台和方法。
3)根据控制目标要求按照工程设计方式对电流环及速度环进行设计研究,设计
了电流环及速度环的数字 PI 调节器并仿真实验和校正。结果表明,系统的电流环控
制器和速度环控制器能够快速响应和调节,达到预期控制效果,验证了整体系统设计
的正确性。
4)为满足位置环快速跟踪和精确定位的性能要求,论文提出了一种复合模糊控
制策略。针对常规模糊控制器中的缺陷建立了新的模糊控制规则,并用遗传算法对控
制规则进行优化,实现了模糊控制规则在线调整。仿真结果表明,基于遗传算法的复
合模糊控制器能够有效地达到系统快速跟踪和精确定位的性能要求。
论文的研究结果为设计交流伺服控制系统提供了更多的方法和思路。
关键词:交流伺服系统矢量控制参数优化调节器模糊控制
II
Abstract

AC servo system was more and more widely used in industrial control and home.
Seeking the high property control strategies and servo system has e a research focus
of the intelligent control. In this paper, AC servo system was the researching object. The
control model of permanent synchronous motor was established, which based on
current loop, speed loop and position loop. Optimization theory plex fuzzy PID
control was used for system tuning. Dynamic simulation was simulated in
MATLAB/Simulink. The results indicated that the accuracy of AC servo system was tuned
and the dynamic response performance and efficiency was improved.
1) In this paper, the theory of PMSM and vector control ideas was described. Through
researching physical equations of PMSM, a transfer function block diagram form model
was established. By analysis its mathematical model and vector control, the flux vector
control strategy was determined. And three-loop structure of the simulation model was
built, including a current loop, a speed loop and a position loop.
2) By analysis the invert