异步电机无速度传感器矢量控制策略研究

发布时间：2020-06-21 23:22

【摘要】：随着现代工业日新月异的飞速发展,异步电机的应用越来越广泛,对其性能的要求也愈加严苛。由于异步电机的交流调速系统自身具有非线性、强耦合、多变量的特点,需要解决控制系统抗干扰能力差和电机转速辨识精度低等问题,所以本文研究了异步电机的自抗扰控制技术和转速辨识方法,以满足工程中高性能要求。根据空间矢量控制原理分析了异步电机在不同坐标系下的数学模型,再使用自抗扰控制将异步电机数学模型中的耦合项和参数摄动等视为总干扰,并通过线性扩张状态观测器对其进行估计并加以补偿,从而间接性的实现了磁链和转矩的完全解耦,它不依赖于电机的精确数学模型,便使系统线性化为积分器串联型结构,从而简化了控制对象,提高了控制性能。使用参考模型自适应方法建立电机转速辨识模型,选取扩张状态磁链观测器替代传统的电压型磁链观测器作为参考模型,电流型磁链观测器为可调模型,再根据波波夫超稳定理论分析系统稳定性,并计算出合适的转速辨识自适应律,使用自适应律处理两模型输出之差,再反馈电流型磁链观测器中,不断调节使得差值趋向于0,最终获得精确的电机转速。最后在MATLAB/SIMULINK仿真平台上对上述理论研究进行仿真,与传统PI控制和转速辨识系统做了详尽的对比实验;并搭建了硬件实验平台,完成了程序设计和硬件调试。分析了仿真和硬件实验结果,验证了该控制方案相较于传统方案,具有强抗扰动能力、速度辨识精度高等良好的系统鲁棒性。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TM343
【图文】：

步电机控制系统自抗扰控制技术年来，国内外专家学者潜心思考，深入研究，对异步电机这个具有非线性性的被控对象有了新的认识，认为非线性模型控制能更适合去控制异步电讨论出来前文提及的一些新理论模型，能更好的解决传统PID控制的一些科学院韩京清研究员提出的自抗扰控制技术[15]，很好的改善了先前控制技诸多控制技术中尤为突出。通过把传统PID控制技术完全剖析开，分析了其精华，弃其糟粕，再结合现代信号处理等技术，改善线性控制器理论，技术上迈进了巨大的一步。 传统 PID 控制及其优缺点统 PID 控制是经典控制理论中占有至关重要地位的一种方法，时至今日，然活跃在工业控制、运动控制等各种控制领域，其结构简单，被控对象与差信号和其反馈控制算法均易实现，运算量小，实时性高，动态响应迅速统 PID 控制的结构如图 1.1 所示。

图 1.2 自抗扰控制器结构跟踪微分器主要是安排合理的过渡过程，解决系统超调和快速性的矛盾；扩张状态测器是自抗扰控制器最重要的部分，负责把系统中易受影响的参数变动和外部环境带的扰动视为整体扰动，并对其实时估计和补偿；非线性状态误差反馈控制律是把控制象中的非线性不确定部分使用非线性状态反馈的方式转化为积分串联型结构。整体的据流动和相互作用如图 1.2 所示。自抗扰控制技术针对系统中诸多不同因素直接或间接产生的扰动进行分析，不依附被控对象的精准数学模型，利用扩张状态观测器把这些扰动视作整体来估算与补偿，其化为线性积分串联型，用以实现动态系统的线性化动态响应，从而简单化了系统因多因素影响所导致的复杂化。因为这些优良特性，自抗扰控制技术常常应用于整流器系统、电源系统、电机控制统、逆变器系统和有源滤波系统等。本文将自抗扰控制技术应用于异步电机控制系统，高了该系统的控制精度与性能。.3 无速度传感器矢量控制系统转速辨识技术

【参考文献】

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本文编号：2724807