位置與速度同時(shí)控制的pmsm電機(jī)仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法。其特征是，通過(guò)乘法器將速度控制和位置控制同時(shí)加入PMSM電機(jī)的仿真模型中。本發(fā)明基于simulink，采用傳統(tǒng)三環(huán)控制模型基礎(chǔ)之上，采用乘法器把速度控制和位置控制同時(shí)加到仿真模型中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PMSM伺服系統(tǒng)位置與速度同時(shí)控制的仿真。可以對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，以便提高系統(tǒng)整體性能。
【專利說(shuō)明】位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以交流永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)(PMSM)為驅(qū)動(dòng)元件的伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置與機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的中間連接環(huán)節(jié)，伺服系統(tǒng)的性能是決定整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)精度和生產(chǎn)率的主要因素。運(yùn)動(dòng)伺服一般都是三環(huán)控制系統(tǒng)，從內(nèi)到外依次是電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。設(shè)計(jì)人員往往采用計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法調(diào)試各種性能參數(shù)，在目前的的仿真方法是基于經(jīng)典控制理論，經(jīng)典控制理論的研究對(duì)象是單輸入、單輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此無(wú)法同時(shí)對(duì)速度和位置同時(shí)控制，而在伺服系統(tǒng)實(shí)際研發(fā)中，卻往往需要能同時(shí)控制位置與速度，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，以便提高系統(tǒng)整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種可以克服上述缺陷，能夠同時(shí)對(duì)位置和速度進(jìn)行控制的位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法。
[0004]本發(fā)明所提供的位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法，其特征是，通過(guò)乘法器將速度控制和位置控制同時(shí)加入PMSM電機(jī)的仿真模型中。
[0005]所述的仿真模型中在Mat I ab/S imu I ink軟件中的電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)中找到永磁同步電機(jī)模型，然后用Matlab/Simulink軟件中的基本庫(kù)里的總線選擇器模塊BusSelector作為輸出測(cè)量單元；其次逆變器模塊選用Matlab/Simulink軟件中電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal Bridge,設(shè)置其為IGBT模式；再其次在仿真模型中，電流環(huán)和速度環(huán)采用帶飽和限幅的PI控制器，位置環(huán)采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模塊庫(kù)中調(diào)用。
[0006]本發(fā)明所具有的有益效果是，基于simulink，采用傳統(tǒng)三環(huán)控制模型基礎(chǔ)之上，采用乘法器把速度控制和位置控制同時(shí)加到仿真模型中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PMSM伺服系統(tǒng)位置與速度同時(shí)控制的仿真?？梢詫?duì)各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，以便提高系統(tǒng)整體性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的仿真模型；
[0008]圖2是PMSM電機(jī)的仿真模型；
[0009]圖3是逆變器的方框圖；
[0010]圖4是坐標(biāo)變換方框圖；
[0011]圖5是PID調(diào)節(jié)器。
[0012]圖中:1、位置控制；2、乘法器；3速度控制。
【具體實(shí)施方式】[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述:
[0014]如圖1所示的仿真模型中通過(guò)乘法器將2速度控制3和位置控制I同時(shí)加入PMSM電機(jī)的仿真模型中。
[0015]所述的仿真模型中在Mat I ab/S imu I ink軟件中的電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)中找到永磁同步電機(jī)模型，然后用Matlab/Simulink軟件中的基本庫(kù)里的總線選擇器模塊BusSelector作為輸出測(cè)量單元；其次逆變器模塊選用Matlab/Simulink軟件中電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal Bridge,設(shè)置其為IGBT模式；再其次在仿真模型中，電流環(huán)和速度環(huán)采用帶飽和限幅的PI控制器，位置環(huán)采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模塊庫(kù)中調(diào)用。
[0016]永磁同步電機(jī)的模型可以在Simulink中的電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)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(dòng)機(jī)模塊。該模塊共有四個(gè)輸入端，A、B、C為三相交流電源輸入端，Tm為負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸入端。m為測(cè)量輸出端，它可以與檢測(cè)單元連接。電機(jī)參數(shù)采用默認(rèn)。
[0017]電機(jī)的控制中需要測(cè)量反饋，一般采用光電編碼器，在Simulink系統(tǒng)仿真中，選用Simulink基本庫(kù)中的總線選擇器模塊Bus Selector作為輸出測(cè)量單元,將它與永磁同步電機(jī)的m接口連接，就可以測(cè)量所需要的電機(jī)輸出量了。設(shè)計(jì)中選擇了三相定子電流iA、iB、iC ;兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中d軸電流和q軸電流id、iq ;電機(jī)的機(jī)械角速度ωηι ;機(jī)械轉(zhuǎn)角Θ ；電磁轉(zhuǎn)矩Te，這些量將被檢測(cè)輸出。
[0018]如圖3所示，電機(jī)由逆變器驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)仿真中逆變器選擇電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal Bridge,設(shè)置其為IGBT模式。A、B、C為三相交流電源輸出，它與電機(jī)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。
[0019]對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制，需要坐標(biāo)變換，由于輸出單元可以測(cè)量可以測(cè)量d軸電流和q軸電流id、iq，所以仿真模型中只需要一個(gè)坐標(biāo)變換模塊，將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系，即Park逆變換。搭建如圖4所示的坐標(biāo)變換模塊。
[0020]如圖5所示，在仿真模型中，電流環(huán)和速度環(huán)采用帶飽和限幅的PI控制器，可以搭建如下圖模塊，并進(jìn)行封裝。位置環(huán)采用PID控制器,可以直接在Simulink Extras模塊庫(kù)中調(diào)用。在仿真分析中只要分別設(shè)置PID控制器的比例、積分、微分系數(shù)，直到調(diào)整出最佳性能。
[0021]通過(guò)建立了上述模塊，將它們進(jìn)行正確連接后行程圖1所示的仿真模型，就可進(jìn)行伺服系統(tǒng)三環(huán)控制的仿真分析，通過(guò)示波器來(lái)觀察系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
【權(quán)利要求】
1.一種位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法，其特征是，通過(guò)乘法器將速度控制和位置控制同時(shí)加入PMSM電機(jī)的仿真模型中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置與速度同時(shí)控制的PMSM電機(jī)仿真方法，其特征是，所述的仿真模型中在Matlab/Simulink軟件中的電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)中找到永磁同步電機(jī)模型，然后用Matlab/Simulink軟件中的基本庫(kù)里的總線選擇器模塊Bus Selector作為輸出測(cè)量單元；其次逆變器模塊選用Matlab/Simulink軟件中電力系統(tǒng)仿真模塊庫(kù)SimPowerSystem中的通用三相橋式變換器Universal Bridge,設(shè)置其為IGBT模式；再其次在仿真模型中，電流環(huán)和速度環(huán)采用帶飽和限幅的PI控制器，位置環(huán)采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模塊庫(kù)中調(diào)用。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK103810024SQ201410086130
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】董保香 申請(qǐng)人:淄博職業(yè)學(xué)院