以模糊邏輯設計及DSP實現之永磁同步馬達電流控制器

Abstract

本論文提出一個系統化的方法，估測永磁式同步馬達參數與設計電流控制器。參數估測採用最小平方(Least-Square)為性能指標，運用最陡下坡法(Steepest Descent Method)以求得最佳參數，並因應同步馬達在不同的轉速下判別出不同的參數。利用所判別的馬達模型，以主極點決定法設計比例積分(PI)電流控制器，並引入模糊邏輯(Fuzzy Logic)的技術，結合不同轉速下的PI控制參數，成為一個新的電流控制器。如此可根據同步馬達的狀態改變來自動調整其控制參數。 整個系統化的流程，大大地減低了電流控制器設計的複雜度。最後並將此模糊控制器運用德州儀器公司生產的數位訊號處理器(DSP)-TMS320F240予以實現與驗證。

In this thesis, we propose a systematic method to estimate the model parameters of PMSM(permanent-magnet synchronous motor) and design a fuzzy logic-based current controller. The model parameters of the PMSM under different speeds are estimated using the steepest descent method in terms of the least-square performance index. The dominant-pole placement is then used to design the PI controllers for the obtained model parameters correspond to different rotational speeds. Finally, the fuzzy logic technique merges together all PI controllers and forms a new fuzzy logic-based current controller. Such controller is implemented using TMS320F240 DSP and tested successfully in various operating conditions. 1.1 研究動機與目的 1.2 研究背景與發展概況 1.3 研究方法與系統架構 1.4 論文架構 第二章 永磁同步馬達之數學模型建立與向量控制 2.1 座標轉換 2.2 永磁交流伺服馬達之動態模型 2.3 永磁同步馬達之磁場導向向量控制法則 第三章 永磁同步馬達之系統判別 3.1 最小平方 3.2 最陡下坡法 3.3 馬達參數估測之設計 3.4 估測結果與實際輸出 第四章 使用PI控制的電流控制器設計 4.1 加上PI控制器的馬達系統狀態方程式 4.2 系統的轉移函數 4.3 系統極零點分斤 4.4 主極點決定法設計PI控制器 第五章 模糊控制的馬達電流控制器 5.1 模糊控制系統 5.2 PI式模糊控制器原理 第六章 交流伺服向量之DSP實現 6.1 實驗系統之硬體架構 6.2 TMS320F240簡介 6.3 電流迴路控制器之數值實現與分析 6.4 實驗結果分析 第七章 結論