论文总字数：16977字

摘 要

从传统的角度来看，永磁电机有一些明显的缺点，例如鲁棒性不足、控制精度有待改善等，使用与模糊PID结合的永磁同步电机^[1]，可以针对这一问题做出改善。模糊控制是需要在符合一定控制规则下的控制，模糊控制的开创和使用需要实际操作者的经验和科学工作者的理论知识作为指导，构架十分简单，操作十分容易上手。可改善系统鲁棒性差，精度低的劣势。最为突出的特征是，模糊控制系统在设计之时无需建立数学模型，这就减少了许多困难。

本次设计主要内容为一种基于三维模糊控制伺服电机转速，主要用于改善和克服在传统角度下的缺陷，如鲁棒性不足和反应速度有待改善等，拟设计一种基于自适应模糊理论的永磁同步电机控制系统。这个模糊控制系统与d-q坐标下的控制策略相结合，并且要在MATLAB/simulink中搭建其仿真模型，并且通过理论分析和大胆作出假设，完成了SVPWM的搭建^[2]。

关键词:模糊控制理论；永磁同步电机；鲁棒性；MATLAB/simulink仿真模型

Abstract

The permanent magnet synchronous motor under the traditional method has the characteristics of poor robustness and low control accuracy. Using permanent magnet synchronous motor combined with fuzzy PID can improve this problem. Fuzzy control is the control that needs to meet certain control rules. The source is the operator's experience and the knowledge guidance of relevant experts. There is no need to establish a mathematical model in the design of related systems. The process is simple, easy to apply, and easy to operate. It can improve the disadvantages of poor system robustness and low accuracy.

The main content of this design is a three-dimensional fuzzy control servo motor speed. In view of the characteristics of poor robustness and low control accuracy of traditional magnet synchronous motors under traditional control methods, a permanent magnet synchronous motor based on adaptive fuzzy theory is proposed. Control System. This fuzzy control system is combined with the control strategy under d-q coordinates, and its simulation model is to be built in MATLAB / simulink, and through the theoretical analysis and bold assumptions, the construction of SVPWM is completed.

Keywords:Fuzzy control theory; permanent magnet synchronous motor; robustness; MATLAB / simulink simulation model.

目录

第一章 绪论 1

1.1伺服电机的发展背景 1

1.2 伺服电机的研究现状 1

1.3模糊控制的特点与本次设计的目标 2

第2章基于自适应模糊理论的永磁同步电机控制系统 4

2.1 PID控制的发展背景 4

2.2模糊逻辑控制工具箱 4

2.3 simulink工具箱 4

2.4 MATLAB在模糊仿真中的应用 4

2.5 自适应模糊PID控制结构与原理 5

2.6基于模糊PID的永磁同步电机矢量控制仿真 5

2.6.1PID控制特点背景 5

2.6.2永磁同步电机ｄ－ｑ 轴数学模型 6

2.6.3永磁同步电机矢量控制系统 6

2.6.4模糊PID控制器参数自整定 7

2.6.5 输入变量的模糊化与隶属度函数 8

2.7 自适应模糊控制理论及自适应模糊PI控制器的设计思想 8

第3章永磁同步电机的自适应模糊控制系统设计 9

3.1控制系统硬件设计 9

3.2功率模块的电路设计 9

3.3空间脉宽调制技术 10

3.3.1 SVPWM 原理 10

3.3.2空间电压矢量 PWM 控制的实现 13

3.4控制系统软件设计 10

3.4.1 控制系统主开发程序 10

3.4.2 SVPWM子程序 13

第4章三维模糊控制的伺服电机调节方法和系统具体实施方式 19

4.1传统PID控制方法介绍 19

4.2 模糊PID控制方法介绍 19

4.3 永磁同步电机模糊PID控制 20

4.4 控制系统仿真 23

4.5 试验调试 32

第5章总结与展望 35

5.1本次设计内容总结 35

5.2展望 35

参考文献 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1伺服电机的发展背景

很长时间，被用作能量转换装置的电机在各行各业中发挥着重要作用，主要分为以下三类。

（1）永磁电机

原理是利用永磁体来产生磁场，能量转换形式是由动能到电能，反之亦可进行。是应用最为广泛，性能最为突出的电机，受公众认可度最高。这种电机的优点是体积小，易操作。

（2）交流异步电机

机构特点十分简单，体积也比较小，但其低速性能比较差，应用范围比较窄，还容易发热。此电机的系统采用伺服控制的方法，主要原理为将交流电转化为直流电。

（3）直流电机

结构和控制简单，调速好。但能量低，成本高，又使其有许多限制，应为范围十分有限。

电机的发展分为三个阶段：

（1）第一阶段

常采用步进电机用作驱动作用，当做驱动电机，伺服控制常采用开环控制，以此来控制位置和速度。

（2）第二阶段

直流电机飞速发展，并且在各行各业中应用扩展十分迅速。在可靠性和精度方面达成了十分瞩目的成就，并且出台了高标准。但由于其缺点，并不适用于高精度的状况下。

（3）第三阶段

全世界的控制技术飞速发展，解决了许多难题，并完成了许多创新，并且推出了交流伺服系统,并且性能不断提高创新，达成数字化和自动化，淘汰了直流电机。使电机发展到一个新阶段。

1.2 伺服电机的研究现状

随着计算机技术和永磁材料的发展，伺服电机技术也逐渐趋于自动化和数字化，并不断推陈出新，推出交流伺服电机取代直流电机，并且应用范围也越来越广，站在科技前沿，与计算机技术相结合，为航空航天和航海领域推陈出新，做出重大贡献。随着全世界的控制技术飞速发展，研究人员解决了许多难题，并完成了许多创新，并且推出了交流伺服系统,并且性能不断提高创新，达成数字化和自动化，淘汰了直流电机。使电机发展到一个新阶段。

1.3模糊控制的特点与本次设计的目标

本次设计主要内容为一种基于三维模糊控制伺服电机转速，主要用于改善和克服在传统角度下的缺陷，如鲁棒性不足和反应速度有待改善等，拟设计一种基于自适应模糊理论的永磁同步电机控制系统。这个模糊控制系统与d-q坐标下的控制策略相结合，并且要在MATLAB/simulink中搭建其仿真模型，并且通过理论分析和大胆作出假设，完成了SVPWM的搭建。

模糊控制的特点：

(1)符合一定规则，可以不用构建数学模型。

(2)由工业性出发，要在语言控制规则下进行。

(3)由人设计，根据科学知识来建立，模拟人的行为过程，数字化自动化，适应能力突出。

(4)要对各项参数进行模糊化，并采用模糊化的各项数据。抗干扰性强，提高了系统的鲁棒性，可用于非线性系统的控制。

本次设计的目标：

(1) 采集伺服电机的各项数据；将所述各项数据进行模糊化，得到模糊化后的各项数据；根据所述模糊化后的各项数据调节PID控制单元的对应参数，以实现伺服电机转速的调节。

(2) 了解dq坐标系数学规则和建立模糊论域，并学习使用MATLAB/Simulink，并在其中搭建模型并进行仿真。

(3) 通过查阅工具书和文献来学习模糊控制理论和PID控制并进行设计，搭建永磁同步电机的具体实现过程。

请支付后下载全文，论文总字数：16977字