永磁同步电机伺服系统的仿真研究(8)

4.7.2 仿真结果及分析

根据如图 4-11 所示的控制结构建立 SVPWM 仿真模型，其中使用的电机模块参数为：P?3,R?1.55?, Ld?Lq?11.7mH,?f?0.145Wb,J?0.00018Kg?m2。功率器件的开关频率为10kHz。

图4-12 为矢量变换过程中的扇区判断波形，其变换顺序与图 3-6电压空间扇区划分变化顺序相同，证明了所建模型的真确性。图 4-13 显示了逆变桥开关切换时间点 Tcm 的运算结果，可以用于验证矢量控制数字实现时的 PWM 变化情况。

t(s) t(s)

图4- 12 SVPWM扇形判断模型 图4- 13 SVPWM切换点Tcm波形

在仿真模型当中，初始参考速度设定为 300rad/s（2865r/min），在 0.03s 时，参考速度跳变到 200rad/s（1910r/min）。系统负载也采用 step 模块输入，在 0～0.06s阶段，系统负载为 0.5N·m，从 0.06s 开始，系统负载转矩变为 2N?m。整个仿真过程中的电机速度、转矩、电流波形如下所示。

t(s)

图4- 14 转速阶跃响应曲线

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t(s)

图4- 15 转矩响应波形

t(s)

图4-16 定子电流波形

图 4-14、4-15、4-16 分别显示了电动机在运行过程中对阶跃速度信号及突变负载的电流、输出转矩及速度响应情况。由图 4-14 可以看到，启动时速度快速响应阶跃信号 300rad/s 达到稳定，在降速时也能很快跟踪速度响应，而在 0.06s 处受负载变化影响的情况下也只有轻微波动，然后很快达到稳定运行。从图 4-16 可以看出，三相电流随着负载增大而增大，图 4-15 中转矩在电流环的作用下，以最大转矩加速到新的平衡点，整个仿真系统具有快速而稳定的响应能力。

4.8 本章小结

本章利用 MATLAB 中的 SIMULINK 工具箱对整个控制系统进行了仿真，仿真结果和实际理论推导的结果相一致。通过仿真更好的理解了失量控制原理，验证 SVPWM 控制理论实现方法的正确性，从而为系统的软件编程提供理论依据，也为实际系统实验结果的分析提供了理论参照。

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结论与展望

电动机在生产领域、公用设施、服务行业和家用电气设备中起着关键的驱动和伺服控制作用，在伺服控制系统中，交流永磁同步电机具有其它类型电机无法比拟的优势。 本论文以广泛应用于各行业的永磁同步电机为控制对象，主要对以下方面进行了研究： 1.详细分析了永磁同步电机的数学模型及其坐标变换关系，论述了永磁同步电机矢量控制方式，为研究永磁同步电机的伺服性能提供了理论基础。

2.详细分析了空间电压矢量SVPWM的生成原理，并以此为基础在MATLAB/Smulink 中建立了永磁同步电机空间矢量控制模型，为研究永磁同步电机矢量控制及相应高级控制理论提供了条件。

虽然论文用MATLAB/Smulink实现了空间矢量的模型，验证了SVPWM 控制理论实现方法的正确性，但是只停留在仿真层面上，没有结合实体电机和软件系统进行实际系统实验，这也是今后需要努力的方面。

在此理论研究的基础上，下一步的工作展望可以有：

1.对伺服系统进行仔细研究，形成伺服系统一套完整的设计程序。对伺服系统的实用化进行研究，完成研究成果的实用化。 2. 应用现代控制理论算法进行控制。本文只是采用传统的 PID 控制算法进行伺服调节，为了达到更好的伺服效果，有待进一步研究模糊控制、自适应控制、神经网络控制、滑模控制等各种新型控制理论的应用。

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致 谢

时间过的很快，转眼大学生活就要结束了。回首过往的四年，丰富的大学生活将成为我求学生涯的珍贵记忆。四年的时间里，得到很多老师和同学的关心与帮助让我受益匪浅！在毕业论文完成之际，向所有教导、支持、关心和鼓励我的师长、亲人、朋友和同学们致以深深的谢意！

在本次论文的完成过程中，从选题、课题的进行到论文的审阅，孙新柱老师自始至终给予了我很大的帮助。每当遇到不明确的问题时，孙老师都对我悉心教导，直到能够完全理解。孙老师勤奋敬业的工作精神和宽以待人的品质将使我受益终生，在此谨向孙老师表达我的敬意和衷心的感谢！

此外，还要感谢同组的其他同学。在遇到问题时，我们互相讨论，互相学习，互相进步，他们的独特见解使我对相关专业知识有了更深的理解。

功夫不负有心人，在经历了不断修改后，毕业设计终于成稿了。通过这几个月来的学习与撰写我学到了很多专业的知识，把自己的知识有了一个串连。在此对帮助过我的导师、同学、朋友表示感谢。

作者：

年 月 日

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