双永磁同步电机同步协调控制系统研究

发布时间：2020-08-04 11:26

【摘要】：随着现在工业控制过程的愈来愈复杂化,在很多工业应用场景中,仅仅对于单台电机的控制已不能满足各种控制设备性能、精度的要求,很多控制系统需要同时有两台电机进行同步驱动,例如化纤纺丝系统、造纸系统、数控机床以及两轮自平衡车等传动领域。因此,对于系统中有两台电机同时驱动的系统,需同时兼顾提高控制系统中两台电机传动系统的动态性能以及稳态性能,因此对于双电机同步控制系统的研究也越来越重要。本文重点从提高双电机同步控制系统的稳定性为切入点,以减小两台电机的同步误差精度为控制目标,提出了采用模糊控制算法与分数阶PI~λD~μ控制算法相结合,以此来提高双电机同步控制系统的同步误差精度,实现两台电机的速度跟随。本文首先介绍了双电机同步控制系统的研究背景以及研究现状,确定了以永磁同步电机为论文的研究对象,接着推导出永磁同步电机的数学模型以及介绍电机的矢量控制等相关知识。在永磁同步电机数学模型的基础上,引出本文的研究目标。通过对系统不同的同步控制策略的分析,本文重点对三种同步控制策略进行研究,包括主令控制、主从控制以及交叉耦合同步控制结构,在双电机控制系统的不同运行阶段,即启动过程、加载过程以及转速突变过程,通过Matlab/Simulink仿真分析比较研究,得出在控制系统中有两台电机同步协调运行的系统,交叉耦合控制结构是一种比较理想的耦合结构。此外,为了提高系统的同步误差精度以及针对传统整数阶PID控制算法的不足,本文进一步将模糊理论运用到分数阶PI~λD~μ理论的参数整定当中去,设计了模糊分数阶PI~λD~μ控制器取代电机矢量控制中的转速环控制器。通过在单台永磁同步电机的矢量控制系统仿真研究中,得出系统在启动以及转速突变阶段的调节时间明显减小。最后将模糊控制算法与分数阶PI~λD~μ控制算法相结合,建立模糊分数阶PI~λD~μ控制器,并将模糊分数阶PI~λD~μ控制算法应用到双台永磁同步电机的同步协调控制中,仿真结果表明,基于模糊分数阶PI~λD~μ控制的双电机同步控制系统缩短了系统的响应时间,并且在双电机系统的整个运行过程中,使两台电机获得了很好的跟随性能以及提高了系统的同步误差精度,说明了本文所提出的控制算法的有效性以及实用性。文章最后概括了本人所做的研究工作,对于目前双电机同步控制系统中存在的一些不足进行了分析,并对后续的进一步研究方向进行了说明。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;TM341

【参考文献】

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4 高远;范健文;潘盛辉;李珊;孔峰;;汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制[J];中国机械工程;2015年10期

5 杨征颖;王德进;史万祺;;基于敏感传递函数的分数阶PI~λ控制器的参数整定[J];天津科技大学学报;2015年02期

6 陈娜;李杨声;李福瑞;王程勇;;永磁同步电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理及仿真研究[J];科技创新与应用;2013年30期

7 余伟;皮佑国;;永磁同步电机分数阶建模与实验分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2013年08期

8 梁涛年;陈建军;王媛;林智伟;崔星毅;;分数阶系统模糊自适应分数阶PI~λD~μ控制器[J];北京工业大学学报;2013年07期

9 崔皆凡;刘艳;闫红;潘龙玉;;基于模糊控制的多电机神经元PID同步控制[J];组合机床与自动化加工技术;2013年02期

10 王宏文;孙浩;荆锴;李耀婷;;永磁直线同步电机的模糊自适应分数阶PI~λD~μ控制[J];机床与液压;2012年13期

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6 姜志斌;基于分数阶滑模的多电机同步控制研究[D];东北大学;2014年

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10 梅国权;永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计[D];南京理工大学;2013年

本文编号：2780485