基于H_∞理论的永磁同步电机网络化控制

发布时间：2020-11-02 12:04

　　 永磁同步电机(PMSM)具有体积小,启动转矩大,磁能密度高的特点,已经成为伺服控制领域的重点研究对象,并广泛应用于对电机性能有较高要求的场合。随着工业产能的提高,生产规模的不断扩大,工业现场的复杂程度越来越高,在分布广阔的区域出现为数众多的电机。如果采用传统点对点控制方式,其施工难度和运维成本是极其昂贵的。在此背景下网络化控制系统(NCS)应运而生。由于网络的引入,导致信息在网络信道传输过程中存在的数据丢包,信息拥塞问题,这些问题会降低系统的伺服控制性能,甚至让系统无法稳定工作。利用坐标变换方法,建立了永磁同步电机三相动态模型及其旋转坐标系下的两相解耦电机模型,在Matlab/Simulink软件中搭建一个以空间矢量脉冲调制(SVPWM)技术为核心的永磁同步电机伺服仿真平台。针对单台永磁同步电机,使用H_∞方法设计鲁棒转速伺服控制器,有效抑制了外界干扰对系统稳定性影响,并给出仿真验证。将控制网络引入永磁同步电机伺服系统,并基于合理假设前提和时滞的形成机理建立永磁同步电机伺服系统网络化控制的数学模型。采用Lyapunov-Krasovskii泛函法,结合H_∞控制理论,分析伺服系统时滞稳定性。对分析过程中出现的积分项,分别使用自由权矩阵方法和Newton-Leibniz公式替换处理,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出控制器存在的充分条件。在设计H_∞控制器时,充分考虑模型不确定性因素,在控制器求解过程中,使用参数调整算法和换元法将非线性矩阵不等式线性化,并利用Matlab中LMI工具箱求解。针对两种方法的控制效果,进行仿真实验,结果表明,相较于自由权矩阵方法,采用的Newton-Leibniz公式替换法结合H_∞控制理论所设计的网络化PMSM伺服控制器,在应对网络时延,数据丢包,电机负载转矩扰动时,具有更好的动态性能。
【学位单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM341
【部分图文】：

标准H.问题

Clark变换根据矢量运算法则原则可知，合成磁动势在其基方向上的分量也相等，则可

矢量分布图
【参考文献】

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本文编号：2867024