文献综述---基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现

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1、 本科毕业设计文献综述 题目: 基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现 1 基于嵌入式系统的永磁同步伺服电机控制系统设计与实现 摘要：本文首先介绍了同步电机的概述，发展现状，工作原理和伺服系统的模型。然后介绍 了矢量控制的基本思想和基本原理。 本文重点分析了变结构滑模控制系统， 包括滑模 面的研究，以及趋近律的设计。最后简单提了下永磁同步电机的发展前景。 关键字：同步电机，矢量控制，滑模控制，变结构。 1 永磁同步电机简介 1.1 永磁同步伺服电机概述 同步电动机的转速是由定子电流交变频率和极对数决定的 1。在电励磁的同 步电动机中，允许电动机在任何功率因数下工作。自控式调频方法从根本

2、上解决 了振荡、失步问题。因此，同步电动机变频调速的应用范围越来越广阔，在电气 传动领域里占有相当大的比重。随着电机制造与控制技术的飞速发展，加之大规 模集成电路、半导体功率器件和微处理器技术的进步，伺服技术作为自动化的基 础技术，有了革命性的进步。再加上永磁铁的加入，使得电机的效率更高，体积 更小，永磁同步电机的特点是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组， 从而省去了励磁线圈、 滑环和电刷。 因此永磁伺服电机得到了广泛的发展和应用。 20 世纪 80 年代以来，具有高磁能积（Br1T,Hc80kA/m） 、价格低廉的钕 铁硼（NdFeB）永磁材料的出现，使永磁同步电动机得到了很大的发展

3、，世界各 国（ 以德国和日本为首）掀起了一股研制和生产永磁同步电动机及其伺服控制 器的热潮,尤其在数控机床，工业机器人等小功率的应用场合，永磁同步伺服电 机是主要发展趋势。 1.2永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状 最早对永磁同步电机的研究主要集中在固定频率供电的永磁同步电机运行 特性方面，尤其是对稳态特性和直接起动性能方面的研究。从80年代开始，国外 开始对逆变器供电的永磁同步电动机进行研究。 逆变器供电的永磁同步电机与直 接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但在大多数情况下无阻尼绕组。无阻尼 绕组可以防止永磁材料温度上升，使电机力矩惯量比上升，电机脉动力矩降低等 优点。在逆变器供电情况下

4、，永磁同步电机的原有特性将会受到影响，其稳态特 性和暂态特性与恒定频率下的永磁同步电机相比有不同的特点。 GI乙Slemon等人针对调速系统快速动态性能和高效率的要求，提出了现 2 代永磁同步电机的设计方法，设计出了高效率、高力矩惯量比、高能量密度的永 磁同步电动机，使永磁同步电动机伺服驱动性能得到了提高。DNuanin等研制 了一种永磁同步电动机矢量控制系统，采用16位单片机8097作为控制器，实现高 精度、高动态响应的全数字控制。永磁同步电动机矢量控制系统转速控制器大多 采用比例积分(N)控制。N控制器具有结构简单、性能良好，对被控制对象参数变 化不敏感等优点。 自适应控制技术能够改善控制对象和运行条件发生变化时控制 系统的性能。 NMatsui，JH1ang等人将自适应控制技术应用于永磁同步电动机调速 系统。仿真和实验结果表明，自适应控制技术能够使调速系统在电动机参数发生 变化时保持良好的性能。通过对电动机参数变化进行在线辨识，并运用辨识的参 数对调速系统进行控制，也能够提高控制系统的鲁棒性。BKBose等人一直致 力于人工智能技术在电气传动领域的应用，