基于有限时间的永磁同步电机自适应模糊命令滤波控制

发布时间：2020-07-13 04:51

【摘要】：由于永磁同步电机与传统同步电机的励磁方式不同,故而使得前者的结构更加简单,造价成本更低。同时,又因其体积小、励磁损耗较小、工作效率高、噪音小等诸多优势在生产应用中得到了广泛的应用。然而,由于该电机的动态模型是一个强耦合的高阶非线性模型,并且对其控制时又容易受到电机参数不确定以及外部负载扰动等不确定性因素的影响。因此,研究更有效的控制方法以提高永磁同步电机的控制性能是非常有意义和使用价值的研究方向。传统的控制策略比如矢量控制、直接转矩控制等,虽然使永磁同步电机的性能有了较大的提高,但这些方法未从理论上给出完整的证明,没有从根本上解决电机参数变化、外部负载扰动的问题。为了解决永磁同步电机传统控制策略中存在的一些不足,并优化对电机动态系统的控制性能。本文结合有限时间、命令滤波、自适应模糊技术和反步法原理研究了永磁同步电机的位置跟踪控制方法。论文的主要研究成果如下:1.研究了永磁同步电机有限时间命令滤波位置跟踪控制方法。运用命令滤波技术解决了传统反步法中对低阶子系统虚拟控制函数反复求导引起的计算量过大的问题。同时为减小滤波器产生误差的影响引入了误差补偿机制。利用有限时间的技术使得永磁同步电机系统的跟踪轨迹能够在有限时间内收敛到平衡点附近的很小的邻域内。2.针对永磁同步电机系统中存在的参数变化问题,本文利用自适应模糊技术逼近控制器设计过程中出现的非线性函数,同时有效地解决了参数时变产生的不良影响。其次,将命令滤波技术与反步设计法结合以解决反步法在高阶系统中产生的“计算爆炸”问题,并且在构建控制器时引入误差补偿机制,极大的减小了滤波产生的逼近误差对被控系统造成的影响。然后,有限时间技术的运用提高了系统的收敛速度和误差跟踪精度,并且增强了系统对参数变化以及负载扰动的抗干扰能力。3.将本文提出的控制方法分别与未运用有限时间技术的控制方法以及有限时间动态面的方法进行对比。并且运用Matlab软件编写系统的仿真程序,通过对比仿真结果证明了本文设计的方法能够实现对永磁同步电机系统时间更优及更加准确有效的位置跟踪控制。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TM341

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本文编号：2752987