永磁同步电机时滞分数阶PID控制稳定性分析

发布时间：2020-11-08 20:24

　　 永磁同步电机具有高效、高功率密度、高转矩惯量比等优点,是最具竞争力的驱动电机,广泛应用于高性能驱动系统中。目前,以永磁同步电机为驱动和数字化主动控制技术构成的电机控制系统己成为运动控制系统发展的一个主流方向。在数字主动控制技术的环节会产生控制系统固有的时滞效应,但是这种小的时滞量所产生的时滞效应往往会影响到整个受控系统的稳定性和控制系统的控制性能。以永磁同步电机电流环PI控制系统为分析对象,分析电流环数字控制的固有延时,建立电流环数字控制系统的时滞分数阶微分方程的数学模型。基于整数阶差分方程稳定性理论对电流环PI控制系统的差分方程进行稳定性分析。扩展到PI异步控制,PD异步控制及PID异步控制进行对比分析,寻找异步控制对系统稳定性的影响效果。基于时滞分数阶微分方程稳定性理论,应用分数阶积分上限法分析电流环时滞分数阶PI~λ异步控制的时滞参数稳定区域,并扩展到时滞分数阶PI~λD~δ异步控制。以分数阶微积分阶次λ和δ为参数分析电流环控制系统的时滞参数稳定区域。寻找异步控制方法中延迟周期数和时滞参数稳定区域的关系。并应用分数阶稳定性切换理论寻找电流环时滞分数阶控制系统的增益参数稳定区域,分析异步控制方式的参数稳定域区别。并以分数阶微积分阶次λ和δ为参数分析分数阶阶次变化对电流环控制系统的参数稳定区域的影响。最后用Matlab建立永磁同步电机的仿真模型对分析结果进行验证。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273;TM341
【部分图文】：

图 2-1 电流环控制原理图步电机电流环控制原理如图 2-1 所示，控制对象包括 PWM(脉器(包括 PWM 信号形成、延时、隔离驱动及逆变器)、永磁同步电流采祥和滤波电路。采用采用电压型逆变器控制，逆变器电压放大倍数K=15.5，0.6。给定电流值*di 和*qi 与电流反馈值di 和qi 进行比较，其差值出定子电压：d d d*q q qK( β )K( β )u i iu i i 变器电压放大倍数K=15.5，电流反馈系数β=0.6。中，一直保持*di 0，由于永磁同步电机调速系统中电流环响流调节过程中，可以认为电机速度不变，只要适当选择电流调*d di i 0和*q qi i，从而获得di 0的控制，实现电机直轴和流环的控制模型为：

2.2.1 电流采样延时图 2-2 SSSUM1 电流采样时序图图 2-2 为 SSSUM1 模式的电流采样时序图。在1( )/ 2k kT T 即载波周期中点时刻，得到采样的三相电流 ( )abci k ，但该电流值经过矢量变换及相应的电流环运算得到的占空比k1D 不会在就下来的kT 时刻更新，而是需要在k1T 时刻更新这个占空比，而在kT 时刻更新之前计算过的占空比值k2D 。从采样时刻到根据该采样时刻计算得出的占空比更新时刻两者之间的总时间为PWM1.5T ，则 SSSUM1 的电流采样延时为PWM1.5T 。图 2-3 为 SSSUM2 模式的电流采样时序图。在kT 即载波周期起始时刻，得到采样的三相电流 ( )abci k ，该电流值经过矢量变换及相应的电流环运算得到的占空比k1D 会在就下来的kT 时刻更新

PWM1.5T 。图 2-3 为 SSSUM2 模式的电流采样时序图。在kT 即载波周期起始时刻，得到采样的三相电流 ( )abci k ，该电流值经过矢量变换及相应的电流环运算得到的占空比k1D 会在就下来的kT 时刻更新，同样在kT 采样对应的占空比kD 会在下一周期起始时刻k1T 更新，以输出需要的电压矢量，而是需要在k1T 时刻更新这个占空比，而在kT 时刻更新之前计算过的占空比值k2D 。从采样时刻到根据该采样时刻计算得出的占空比更新时刻两者之间的总时间为PWMT ，则 SSSUM2 的电流采样延时为PWMT 。
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本文编号：2875285