面向机器人的永磁同步电机直接转矩控制研究-专业论文-自动化应用案例

面向机器人的永磁同步电机直接转矩控制研究

发布日期：2018-10-30 来源：《智能机器人》4期作者：吴金富郑秋浏览次数：22954

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【摘　要】：永磁同步电机伺服系统是工业机器人的核心部分，随着工业机器人的运用场合越来越广泛，对工业机器人伺服系统的要求也越来越高。目前永磁同步电机多采用磁场定向控制（FOC），但是其因坐标变换需要大量计算，为减少计算量，介绍了永磁同步电机直接转矩控制策略。在分析了永磁同步电机数学模型后设计了直接转矩控制系统，并给出了开关电压矢量控制表。搭建了永磁同步电机直接转矩控制仿真平台，仿真结果表明提出的永磁同步电机直接转矩策略响应速度快，控制精度高，运行性能好。

关键字：永磁同步电机；机器人；直接转矩；开关电压矢量

1 引言

电机及其控制系统是发展机器人的核心领域，机器人的性能大多取决于伺服电机的性能。近年来，国内外学者对永磁同步电机伺服控制系统的研究越来越多。当下永磁同步电机多传统磁场定向控制策略。但是其计算量庞大，因此国内外越来越多的学者将目光转向计算量较少的直接转矩控制策略上来。

文献[1]主要采用经典速度、电流双闭环来控制永磁同步电机，仿真结果显示运行效果良好。文献[2]分析了三自由度内模控制方法，并将该方法应用到永磁同步电机上，同时设计了反馈控制器、反馈滤波器和前馈控制器。文献[3]采用双闭环控制，其中速度环采用PI控制，电流环采用矢量控制，并且取得了不错的控制效果。文献[4]提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略。该策略根据转矩的误差和定子磁链的误差得出当前电压矢量的占空比。文献[5]设计了基于最小二乘支持向量机优化的自抗扰控制器，并将它应用到永磁同步电机直接转矩控制策略中。文献[6]设计了ADRC速度调节器，并将最小二乘支持向量机最优回归模型嵌入到ADRC调节器中去，以提高ADRC观测精度及系统动态响应速度。

为提升机器人永磁同步电机控制系统的性能，减少控制过程中的计算量。本文介绍了永磁同步电机直接转矩控制策略。首先分析了永磁同步电机数学模型，并在坐标系下给出了电磁转矩方程，然后设计了直接转矩控制系统，并给出了开关电压矢量控制表。最后搭建了永磁同步电机直接转矩控制仿真平台，仿真结果表明提出的永磁同步电机直接转矩策略响应速度快，控制精度高，运行性能好。