基于龙贝格扰动观测器的感应电机重复控制方法研究
发布时间：2021-01-03 08:46
随着工业4.0的到来,高性能交流调速系统已在国防航天、工业机器人以及农业生产等领域有了快速的发展,使其成为当前各领域共同关注的对象。作为交流调速系统的主要控制对象,感应电机具有非线性、强耦合、多变量和大干扰等特点,为了进一步提高感应电机的控制性能,一些新型控制方法被引入到了电机控制领域中。由于重复控制（Repetitive Control,RC）可以抑制电流谐波和转矩脉动等周期性干扰,且具有计算量小、实现过程简单等优点而受到了研究学者的青睐。然而,由于感应电机在运行过程中的参数变化和负载扰动等不确定非线性因素所造成的时变干扰,加上重复控制固有的延时环节使得电流环控制性能下降。针对以上问题,本文研究了一种基于龙贝格扰动观测器（Luenberger Disturbance Observer,LDO）的感应电机重复控制方法。首先根据感应电机数学模型以及在不同坐标系下的转换关系建立了基本的矢量控制系统,并指出,在矢量控制系统运行过程中的电流谐波和转矩脉动等周期性干扰使得控制系统性能下降。为此,引入重复控制来抑制这类周期性干扰,并对重复控制的基本原理和设计方法进行了详细的介绍。同时,重复控制的动...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SVPWM仿真结构框图Fig.5-2TheblockdiagramofsimulationstructureofSVPWM
Clark变换图5-3为Park变换模块，将三相电流变换到d-q下，从而实现电机在d-q坐标系下的解耦。变换公式为：cos sinsin cossd αsqβi θ θi=i θ θi （5-1）图5-3 Park变换仿真模型图Fig.5-3 Simulation model of Park transformation图5-4为Clark变换模块，根据abc/αβ变换公式可对模块进行相应的设计。变换公式为：1 112 2 23 3 302 2aαbβciiiii = （5-2）
西安理工大学硕士学位论文40图5-4 Clark变换仿真模型Fig.5-4 Simulation model of Clark transformation5.2 基于重复控制的感应电机转矩脉动仿真验证5.2.1 系统正确性仿真验证为了验证重复控制算法对电机转矩脉动的抑制效果，首先验证该算法的正确性。图5-5是基于重复控制的感应电机控制系统的启动响应波形以及正反转波形。在速度给定1500rpm的情况下，经过0.3s系统到达稳态，电机转速平稳。在2s时使电机正反转，从转速波形可以看出正反转转速平稳，说明了基于RC的控制系统具有良好的启动性能和正反转性能。0 1 2 3 4 50500100015002000t/s输输输输(rpm)1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3-2000-1000010002000t/s输输输输(rpm)（a）1500 rpm RC启动波形 （b）1500 rpm RC正反转波形图5-5 1500 rpm RC空载启动响应及正反转波形Fig.5-5 No-load start response and positive and reverse waveforms of RC at 1500 rpm5.2.2 系统有效性仿真验证图5-6是基于PI控制的感应电机控制系统的a相电流波形以及FFT分析，给定转速150rpm，在系统空载进入稳态时对定子电流进行采样以及对定子电流波形进行FFT分析。从图5-6（a）中可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPT理论和重复控制的多功能并网逆变器研究[J]. 靳伟,李永丽,卜立之,孙广宇. 电工技术学报. 2018(18)
[2]基于非线性扰动观测器的永磁同步电机单环预测控制[J]. 刘旭东,李珂,张奇,张承慧. 中国电机工程学报. 2018(07)
[3]有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略[J]. 梁营玉,刘建政,李治艳. 电工技术学报. 2018(19)
[4]一种基于开关次数最小的含零电压矢量永磁同步电机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,师浩浩,孟祥臻,焦森. 电机与控制应用. 2018(02)
[5]基于二阶终端滑模优化的电流环滑模控制[J]. 黄宴委,刘喆怡,熊少华,陈少斌. 电机与控制学报. 2018(03)
[6]基于谐波抑制和扰动观测器的磁通切换永磁直线电机联合控制方法[J]. 孟高军,袁野,张亮,孙玉坤,刘海涛. 电工技术学报. 2018(09)
[7]永磁同步电机滑模直接转速观测器[J]. 陆骏,杨建国. 电机与控制学报. 2018(01)
[8]永磁同步电机三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,张保程,周钦. 电工技术学报. 2018(05)
[9]基于重复自抗扰控制的感应电机矢量控制方法[J]. 杜超,尹忠刚,李艳琴,孙向东,钟彦儒. 电工技术学报. 2017(19)
[10]基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制[J]. 刘京,李洪文,邓永停. 光学精密工程. 2017(05)
本文编号：2954686
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SVPWM仿真结构框图Fig.5-2TheblockdiagramofsimulationstructureofSVPWM
Clark变换图5-3为Park变换模块，将三相电流变换到d-q下，从而实现电机在d-q坐标系下的解耦。变换公式为：cos sinsin cossd αsqβi θ θi=i θ θi （5-1）图5-3 Park变换仿真模型图Fig.5-3 Simulation model of Park transformation图5-4为Clark变换模块，根据abc/αβ变换公式可对模块进行相应的设计。变换公式为：1 112 2 23 3 302 2aαbβciiiii = （5-2）
西安理工大学硕士学位论文40图5-4 Clark变换仿真模型Fig.5-4 Simulation model of Clark transformation5.2 基于重复控制的感应电机转矩脉动仿真验证5.2.1 系统正确性仿真验证为了验证重复控制算法对电机转矩脉动的抑制效果，首先验证该算法的正确性。图5-5是基于重复控制的感应电机控制系统的启动响应波形以及正反转波形。在速度给定1500rpm的情况下，经过0.3s系统到达稳态，电机转速平稳。在2s时使电机正反转，从转速波形可以看出正反转转速平稳，说明了基于RC的控制系统具有良好的启动性能和正反转性能。0 1 2 3 4 50500100015002000t/s输输输输(rpm)1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3-2000-1000010002000t/s输输输输(rpm)（a）1500 rpm RC启动波形 （b）1500 rpm RC正反转波形图5-5 1500 rpm RC空载启动响应及正反转波形Fig.5-5 No-load start response and positive and reverse waveforms of RC at 1500 rpm5.2.2 系统有效性仿真验证图5-6是基于PI控制的感应电机控制系统的a相电流波形以及FFT分析，给定转速150rpm，在系统空载进入稳态时对定子电流进行采样以及对定子电流波形进行FFT分析。从图5-6（a）中可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CPT理论和重复控制的多功能并网逆变器研究[J]. 靳伟,李永丽,卜立之,孙广宇. 电工技术学报. 2018(18)
[2]基于非线性扰动观测器的永磁同步电机单环预测控制[J]. 刘旭东,李珂,张奇,张承慧. 中国电机工程学报. 2018(07)
[3]有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略[J]. 梁营玉,刘建政,李治艳. 电工技术学报. 2018(19)
[4]一种基于开关次数最小的含零电压矢量永磁同步电机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,师浩浩,孟祥臻,焦森. 电机与控制应用. 2018(02)
[5]基于二阶终端滑模优化的电流环滑模控制[J]. 黄宴委,刘喆怡,熊少华,陈少斌. 电机与控制学报. 2018(03)
[6]基于谐波抑制和扰动观测器的磁通切换永磁直线电机联合控制方法[J]. 孟高军,袁野,张亮,孙玉坤,刘海涛. 电工技术学报. 2018(09)
[7]永磁同步电机滑模直接转速观测器[J]. 陆骏,杨建国. 电机与控制学报. 2018(01)
[8]永磁同步电机三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,张保程,周钦. 电工技术学报. 2018(05)
[9]基于重复自抗扰控制的感应电机矢量控制方法[J]. 杜超,尹忠刚,李艳琴,孙向东,钟彦儒. 电工技术学报. 2017(19)
[10]基于扰动观测器的永磁同步电机电流环自适应滑模控制[J]. 刘京,李洪文,邓永停. 光学精密工程. 2017(05)
本文编号：2954686
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