[發明專利]位置與速度同時控制的PMSM電機仿真方法

在審

• 申請號: 201410086130.1
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103810024A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 董保香
• 申請（專利權）人: 淄博職業學院
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;H02P21/00;H02P25/02
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種位置與速度同時控制的PMSM電機仿真方法。

背景技術

以交流永磁同步伺服電動機(PMSM)為驅動元件的伺服系統是數控裝置與機械結構之間的中間連接環節，伺服系統的性能是決定整個數控系統精度和生產率的主要因素。運動伺服一般都是三環控制系統，從內到外依次是電流環、速度環、位置環。設計人員往往采用計算機仿真與實驗驗證的方法調試各種性能參數，在目前的的仿真方法是基于經典控制理論，經典控制理論的研究對象是單輸入、單輸出的自動控制系統。因此無法同時對速度和位置同時控制，而在伺服系統實際研發中，卻往往需要能同時控制位置與速度，對各種參數進行優化調試，以便提高系統整體性能。

發明內容

根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的技術問題是：提供一種可以克服上述缺陷，能夠同時對位置和速度進行控制的位置與速度同時控制的PMSM電機仿真方法。

本發明所提供的位置與速度同時控制的PMSM電機仿真方法，其特征是，通過乘法器將速度控制和位置控制同時加入PMSM電機的仿真模型中。

所述的仿真模型中在Matlab/Simulink軟件中的電力系統仿真模塊庫中找到永磁同步電機模型，然后用Matlab/Simulink軟件中的基本庫里的總線選擇器模塊Bus?Selector作為輸出測量單元；其次逆變器模塊選用Matlab/Simulink軟件中電力系統仿真模塊庫SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal?Bridge，設置其為IGBT模式；再其次在仿真模型中，電流環和速度環采用帶飽和限幅的PI控制器，位置環采用PID控制器，可以直接在Simulink?Extra模塊庫中調用。

本發明所具有的有益效果是，基于simulink，采用傳統三環控制模型基礎之上，采用乘法器把速度控制和位置控制同時加到仿真模型中，實現了對PMSM伺服系統位置與速度同時控制的仿真。可以對各種參數進行優化調試，以便提高系統整體性能。

附圖說明

圖1是本發明的仿真模型；

圖2是PMSM電機的仿真模型；

圖3是逆變器的方框圖；

圖4是坐標變換方框圖；

圖5是PID調節器。

圖中：1、位置控制；2、乘法器；3速度控制。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述：

如圖1所示的仿真模型中通過乘法器將2速度控制3和位置控制1同時加入PMSM電機的仿真模型中。

所述的仿真模型中在Matlab/Simulink軟件中的電力系統仿真模塊庫中找到永磁同步電機模型，然后用Matlab/Simulink軟件中的基本庫里的總線選擇器模塊Bus?Selector作為輸出測量單元；其次逆變器模塊選用Matlab/Simulink軟件中電力系統仿真模塊庫SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal?Bridge，設置其為IGBT模式；再其次在仿真模型中，電流環和速度環采用帶飽和限幅的PI控制器，位置環采用PID控制器，可以直接在Simulink?Extra模塊庫中調用。

永磁同步電機的模型可以在Simulink中的電力系統仿真模塊庫SimPowerSystem中找到，如圖2所示，它是定子繞組星接三相永磁同步電動機模塊。該模塊共有四個輸入端，A、B、C為三相交流電源輸入端，Tm為負載轉矩輸入端。m為測量輸出端，它可以與檢測單元連接。電機參數采用默認。

電機的控制中需要測量反饋，一般采用光電編碼器，在Simulink系統仿真中，選用Simulink基本庫中的總線選擇器模塊Bus?Selector作為輸出測量單元，將它與永磁同步電機的m接口連接，就可以測量所需要的電機輸出量了。設計中選擇了三相定子電流iA、iB、iC；兩相旋轉坐標系中d軸電流和q軸電流id、iq；電機的機械角速度ωm；機械轉角θ；電磁轉矩Te，這些量將被檢測輸出。

如圖3所示，電機由逆變器驅動，系統仿真中逆變器選擇電力系統仿真模塊庫SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal?Bridge，設置其為IGBT模式。A、B、C為三相交流電源輸出，它與電機的A、B、C輸入端相連；+、-為電源輸入，與直流電壓相連；g端口與SVPWM模塊的輸出相連。