4.2 仿真分析 19

结论与展望 21

致 谢 22

参 考 文 献 23

附录 A object 程序 25

附录 B calculate 程序 27

附录 C final 程序 28

附录 D 校正前后系统仿真的零极点分布图、伯德图和根轨迹图 30

第 II 页 本科毕业设计说明书

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

近年来，电机控制理论和计算机电子应用发展迅速，交流电机驱动调速的优越性慢慢的 体现出来，特别是永磁同步电机及其控制技术领域得到了迅速发展。永磁同步电机速度调节 区间大，对工作负载的适应性好，响应快速等优点，是机电设备和工业制造过程常见的驱动 机构之一，但是，由于这类电机构造的特殊性，采用常规控制技术难以体现其优越性。如何 建立这种电机的控制模型，并设计相应的转速控制算法，显得非常必要。特别是在国家大力 提倡环保节能生产，将可持续发展作为经济发展前提的方针政策下，永磁同步电机将开拓出 更为广泛的应用领域，开展永磁同步电机控制系统方面的研究自然也就显现出了其价值。 

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文研究的主要内容

本文以给定的简化电机参数，从电机数学模型出发，选择 id=0 的电流控制方式，建立其 等效传递函数模型，由此展开讨论相关控制器的设计。本文主要研究工作及内容安排如下： 第一章简述了 PMSM 控制技术的研究背景和意义，分析了海内外的研究现状及相关技术

的发展趋势，最后对本文内容安排做了简单介绍。

第二章简单介绍了 PMSM 的组成，对于永磁同步电机是怎么工作的做了相应阐述，然后 列举了现在普遍的两种分类形式，从理论上重点分析了矢量控制的基本思想及特点，并对电 机矢量参数进行坐标变换，最后建立了常系数面装式简化电机的的数学模型。

第三章基于前面的矢量控制原理和 PMSM 分析了各电流控制方式，确定控制方式之后建 立了 PMSM 传递函数模型，在此基础上确定了采用的控制算法，最后进行转速控制器的设计。

第四章以 MATLAB 为平台进行编程仿真，对比期望控制性能指标参数分析仿真结果。 第五章对课题进行了总结，分析了本次研究工作的不足，并提出了一些可能会在未来深

入研究和改进的部分，并展望了永磁同步电机控制未来的研究和发展。

2 永磁同步电机及矢量控制技术

2.1 永磁同步电机

永磁同步电机是由电励磁三相同步电动机结合永磁体演变而来的。电励磁三相同步电动 机中的电励磁系统被永磁体所替代，省去了励磁线圈、集电环和电刷，与定子磁场作用的转 子磁场由永磁体提供，永磁同步电机的其它部分和传统的励磁同步电机基本相同，一定程度 来说它就是电励磁三相同步电动机结构简化的成果，故称之为永磁同步电机[11]（Permanent Magnet Synchronous Motor,  写为 PMSM）。

2.1.1 永磁同步电机的结构和工作原理

永磁同步电机是种可以将电能转化为机械能的能量转换设备，主要组成包括定子和转子。 定子结构与传统电机相比变化不大，包括定子铁心、定子绕组等，绕组嵌入在定子铁心的槽 中；转子则是在电机工作时可以自由旋转，主要由永磁体、导磁轭和转轴组成[12]。永磁同步 电机主要结构示意见下图 2.1。