基于模型参考的永磁同步电机模糊控制方法研究

发布时间：2017-04-09 02:01

  本文关键词：基于模型参考的永磁同步电机模糊控制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机(PMSM)因其结构简单、功率因数高、运行可靠易于维护等特点,在数控机床、航空航天及电动汽车等对系统响应性、控制精度要求较高的领域得到了广泛应用。本文以小功率凸极式永磁同步电机及其调速系统为研究对象,就如何抑制负载扰动及参数时变对系统控制性能的影响、提高系统响应速度以及增强系统鲁棒性展开研究,论文主要研究内容包括:(1)通过查阅相关的国内外研究文献,综述了永磁同步电机控制策略及控制算法的研究现状,分析永磁同步电机调速系统的发展历程,阐述课题的研究背景和意义。(2)介绍永磁同步电机的分类结构及工作原理,分析矢量控制的基本原理,利用坐标变换建立了永磁同步电机在三种不同坐标系下的数学模型,分析了基于di?0矢量控制的永磁同步电机双闭环调速系统运行原理,采用工程设计法确定速度PI调节器和电流PI调节器参数。(3)分析基于增益调整的模型参考自适应控制原理,阐述了PID及模糊控制的基本原理,并给出了模糊PI控制器的设计方法。在适用于非线性系统控制的模型参考控制结构中引入模糊PI自适应控制,建立电机的近似二阶参考模型,采用遇限积分削弱法设计抗积分饱和PI反馈控制器,设计模型参考模糊自适应PI速度控制方案(MRFAC),利用模糊自适应机构输出动态调整速度环反馈PI控制器增益。基于Simulink仿真平台搭建永磁同步电机MRFAC系统仿真模型,测试所设计控制方案在响应速度、抗扰动等方面的控制特性。(4)为进一步增强系统的自适应能力,分析并引入了用于描述参数变化对系统影响的灵敏度模型理论,建立基于灵敏度函数的自学习机制动态调整模糊控制器参数,对模糊反馈控制器的稳定性进行了分析,设计了基于灵敏度函数的自组织模糊速度控制器(SLFLC),并应用于PMSM调速系统中。利用S函数编写灵敏度函数程序并搭建了基于Simulink平台的系统仿真模型。对两种控制方案比较分析得出:MRFAC方案控制精度高稳定性好,适合于低速控制场合,SLFLC方案响应速度更快、抗扰动能力更强,适合于高速控制场合,两者都具有良好的鲁棒性。
【关键词】：永磁同步电机 模型参考 模糊自适应PI控制 自组织模糊控制 灵敏度函数
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 永磁同步电机调速系统控制策略及控制算法研究现状10-12
• 1.2.1 永磁同步电机的控制策略10-11
• 1.2.2 交流永磁同步电机控制算法研究现状11-12
• 1.3 永磁同步电机调速系统的发展12-13
• 1.3.1 微处理器12-13
• 1.3.2 电力电子技术13
• 1.3.3 传感器技术13
• 1.4 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 永磁同步电机的数学模型15-24
• 2.1 永磁同步电机的结构分类与工作原理15-16
• 2.2 矢量控制的基本原理16-18
• 2.2.1 矢量控制的基本思想16
• 2.2.2 坐标变换16-18
• 2.3 永磁同步电机的数学模型18-20
• 2.3.1 三相静止坐标系下的电机数学模型18-19
• 2.3.2 两相静止坐标系下的电机数学模型19
• 2.3.3 两相旋转坐标系下的电机数学模型19-20
• 2.4 永磁同步电机矢量控制系统的设计20-23
• 2.4.1 永磁同步电机矢量控制的原理20-21
• 2.4.2 永磁同步电机调速系统控制器参数设计21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 基于模糊PI自适应的永磁同步电机模型参考控制24-42
• 3.1 模型参考自适应控制介绍24-26
• 3.1.1 模型参考自适应控制理论24
• 3.1.2 基于局部参数优化的模型参考自适应控制原理分析24-26
• 3.2 模糊PI自适应控制介绍26-31
• 3.2.1 PID控制的基本原理26-27
• 3.2.2 模糊控制的基本原理27-29
• 3.2.3 模糊自适应PI控制原理及设计方法29-31
• 3.3 模型参考模糊自适应PI速度控制器的设计31-36
• 3.3.1 永磁同步电机参考模型的设计32
• 3.3.2 抗积分饱和PI反馈控制器的设计32-33
• 3.3.3 模糊自适应机构的设计33-36
• 3.4 仿真与分析36-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 基于灵敏度模型的永磁同步电机自组织模糊控制42-58
• 4.1 灵敏度模型理论分析42-44
• 4.2 自组织模糊控制的原理分析44-45
• 4.3 基于灵敏度模型的自组织模糊控制器的设计45-50
• 4.3.1 自组织模糊控制算法的设计46-48
• 4.3.2 模糊反馈控制器的稳定性分析48-50
• 4.4 仿真与分析50-57
• 4.4.1 SLFLC方案的仿真与分析50-54
• 4.4.2 两种控制方案的比较与分析54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 参考文献60-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张洪帅;王平;韩邦成;;基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测[J];中国电机工程学报;2014年12期

2 邓仁燕;唐娟;夏炎;王林翮;;基于前馈补偿的永磁同步电机电流环解耦控制[J];电力电子技术;2013年06期

3 闵涛;成瑶;谷明礼;尤慧慧;;非线性动力系统的参数反演及灵敏度分析[J];计算机工程与应用;2013年04期

4 张华强;王新生;魏鹏飞;徐殿国;;基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究[J];电机与控制学报;2012年06期

5 祝晓辉;李颖晖;陈亚滨;;基于非线性状态观测器的永磁同步电动机无位置传感器矢量控制[J];电工技术学报;2010年01期

6 黄声华;吴芳;;永磁交流伺服系统国内外发展概况[J];微特电机;2008年05期

7 高春能;沈艳霞;纪志成;;永磁同步电机的模型参考模糊自适应控制[J];系统仿真学报;2008年07期

8 关晓强;刘凤春;陈希有;;模糊-PI双模永磁同步电机矢量控制仿真[J];电气技术;2008年02期

9 王正;常浩;;永磁同步电机矢量控制系统研究[J];沈阳工业大学学报;2007年03期

10 刘思华;张树春;;用扩展卡尔曼滤波器估计无刷直流电机转子位置和转速[J];微电机(伺服技术);2006年06期

  本文关键词：基于模型参考的永磁同步电机模糊控制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：294184