位置与速度同时控制的pmsm电机仿真方法
【专利摘要】本发明涉及一种位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法。其特征是，通过乘法器将速度控制和位置控制同时加入PMSM电机的仿真模型中。本发明基于simulink，采用传统三环控制模型基础之上，采用乘法器把速度控制和位置控制同时加到仿真模型中，实现了对PMSM伺服系统位置与速度同时控制的仿真。可以对各种参数进行优化调试，以便提高系统整体性能。
【专利说明】位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法。
【背景技术】
[0002]以交流永磁同步伺服电动机(PMSM)为驱动元件的伺服系统是数控装置与机械结构之间的中间连接环节，伺服系统的性能是决定整个数控系统精度和生产率的主要因素。运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。设计人员往往采用计算机仿真与实验验证的方法调试各种性能参数，在目前的的仿真方法是基于经典控制理论，经典控制理论的研究对象是单输入、单输出的自动控制系统。因此无法同时对速度和位置同时控制，而在伺服系统实际研发中，却往往需要能同时控制位置与速度，对各种参数进行优化调试，以便提高系统整体性能。
【发明内容】
[0003]根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是:提供一种可以克服上述缺陷，能够同时对位置和速度进行控制的位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法。
[0004]本发明所提供的位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法，其特征是，通过乘法器将速度控制和位置控制同时加入PMSM电机的仿真模型中。
[0005]所述的仿真模型中在Mat I ab/S imu I ink软件中的电力系统仿真模块库中找到永磁同步电机模型，然后用Matlab/Simulink软件中的基本库里的总线选择器模块BusSelector作为输出测量单元；其次逆变器模块选用Matlab/Simulink软件中电力系统仿真模块库SimPowerSystem中的通用三相桥式变换器Universal Bridge,设置其为IGBT模式；再其次在仿真模型中，电流环和速度环采用带饱和限幅的PI控制器，位置环采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模块库中调用。
[0006]本发明所具有的有益效果是，基于simulink，采用传统三环控制模型基础之上，采用乘法器把速度控制和位置控制同时加到仿真模型中，实现了对PMSM伺服系统位置与速度同时控制的仿真。可以对各种参数进行优化调试，以便提高系统整体性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明的仿真模型；
[0008]图2是PMSM电机的仿真模型；
[0009]图3是逆变器的方框图；
[0010]图4是坐标变换方框图；
[0011]图5是PID调节器。
[0012]图中:1、位置控制；2、乘法器；3速度控制。
【具体实施方式】[0013]下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述:
[0014]如图1所示的仿真模型中通过乘法器将2速度控制3和位置控制I同时加入PMSM电机的仿真模型中。
[0015]所述的仿真模型中在Mat I ab/S imu I ink软件中的电力系统仿真模块库中找到永磁同步电机模型，然后用Matlab/Simulink软件中的基本库里的总线选择器模块BusSelector作为输出测量单元；其次逆变器模块选用Matlab/Simulink软件中电力系统仿真模块库SimPowerSystem中的通用三相桥式变换器Universal Bridge,设置其为IGBT模式；再其次在仿真模型中，电流环和速度环采用带饱和限幅的PI控制器，位置环采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模块库中调用。
[0016]永磁同步电机的模型可以在Simulink中的电力系统仿真模块库SimPowerSystem中找到，如图2所示，它是定子绕组星接三相永磁同步电动机模块。该模块共有四个输入端，A、B、C为三相交流电源输入端，Tm为负载转矩输入端。m为测量输出端，它可以与检测单元连接。电机参数采用默认。
[0017]电机的控制中需要测量反馈，一般采用光电编码器，在Simulink系统仿真中，选用Simulink基本库中的总线选择器模块Bus Selector作为输出测量单元,将它与永磁同步电机的m接口连接，就可以测量所需要的电机输出量了。设计中选择了三相定子电流iA、iB、iC ;两相旋转坐标系中d轴电流和q轴电流id、iq ;电机的机械角速度ωηι ;机械转角Θ ；电磁转矩Te，这些量将被检测输出。
[0018]如图3所示，电机由逆变器驱动，系统仿真中逆变器选择电力系统仿真模块库SimPowerSystem中的通用三相桥式变换器Universal Bridge,设置其为IGBT模式。A、B、C为三相交流电源输出，它与电机的A、B、C输入端相连；+、-为电源输入,与直流电压相连；g端口与SVPWM模块的输出相连。
[0019]对永磁同步电机进行矢量控制，需要坐标变换，由于输出单元可以测量可以测量d轴电流和q轴电流id、iq，所以仿真模型中只需要一个坐标变换模块，将两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系，即Park逆变换。搭建如图4所示的坐标变换模块。
[0020]如图5所示，在仿真模型中，电流环和速度环采用带饱和限幅的PI控制器，可以搭建如下图模块，并进行封装。位置环采用PID控制器,可以直接在Simulink Extras模块库中调用。在仿真分析中只要分别设置PID控制器的比例、积分、微分系数，直到调整出最佳性能。
[0021]通过建立了上述模块，将它们进行正确连接后行程图1所示的仿真模型，就可进行伺服系统三环控制的仿真分析，通过示波器来观察系统的运行情况。
【权利要求】
1.一种位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法，其特征是，通过乘法器将速度控制和位置控制同时加入PMSM电机的仿真模型中。
2.根据权利要求1所述的位置与速度同时控制的PMSM电机仿真方法，其特征是，所述的仿真模型中在Matlab/Simulink软件中的电力系统仿真模块库中找到永磁同步电机模型，然后用Matlab/Simulink软件中的基本库里的总线选择器模块Bus Selector作为输出测量单元；其次逆变器模块选用Matlab/Simulink软件中电力系统仿真模块库SimPowerSystem中的通用三相桥式变换器Universal Bridge,设置其为IGBT模式；再其次在仿真模型中，电流环和速度环采用带饱和限幅的PI控制器，位置环采用PID控制器，可以直接在Simulink Extra模块库中调用。
【文档编号】G06F9/455GK103810024SQ201410086130
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】董保香 申请人:淄博职业学院