外骨骼關(guān)節(jié)永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制研究.pdf

1、外骨骼機器人是一種給人穿戴的供給額外力量的機械，由于其廣泛的前景，已經(jīng)成為近十年來機器人領(lǐng)域中的一個研究熱點。驅(qū)動裝置是外骨骼運動的動力來源，驅(qū)動裝置的選擇與控制，對整個外骨骼能否順利完成指令有著非常重要的作用。永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱PMSM）作為一種高性能驅(qū)動電機，在諸多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。作為一種高動態(tài)性能的電機控制方法，直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torqu

2、e Control，簡稱DTC）近些年來不斷得到關(guān)注和研究。但是，使用傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制，性能依然有限，難以滿足日新月異的高要求，智能控制的出現(xiàn)給電機控制帶來新的契機。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴概述了外骨骼驅(qū)動系統(tǒng)以及永磁同步電機控制方法研究現(xiàn)狀，分析了外骨骼控制系統(tǒng)和電機控制模塊的結(jié)構(gòu)，然后在ADAMS環(huán)境下對步行工況進行動力學仿真，并據(jù)此提出了對電機控制模塊的要求。分析了不同種類電機的特點，選擇了方波驅(qū)動永磁同步電機，也即無刷

3、直流電機（Brushless Direct Current Motor，簡稱BLDCM），完成了電機參數(shù)計算和選型。介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)和常用坐標系以及坐標變換理論，并在此基礎(chǔ)上建立了BLDCM在各坐標系下的模型。最后分析了方波驅(qū)動永磁同步電機的控制方法，闡明了直接轉(zhuǎn)矩控制能滿足隨動性控制，更適合外骨骼機器人電機控制要求。⑵分析并比較了方波驅(qū)動永磁同步電機傳統(tǒng)DTC和無磁鏈觀測DTC的特點，在分析了零矢量的作用機理后，在轉(zhuǎn)矩環(huán)引入零