变惯量负载永磁同步电机的模型参考自适应控制研究
发布时间：2021-12-23 19:26
永磁电机的高功率密度使其在交流伺服系统中有越来越广泛的应用。许多交流伺服的应用场合中,负载的惯量会随时间或工况发生较大的改变,大大增加了伺服控制难度。为提高负载惯量变化的永磁电机控制系统的参数适应性和鲁棒性,本文基于模型参考自适应控制,在提高响应的快速性、鲁棒性和参数适应性等方面进行深入研究。建立了交流永磁电机系统各环节的数学模型;提出一种位置环的前馈复合控制方案,提高了位置响应的速度,优化了位置响应的动态性能;建立了转速、位置环路带宽与转动惯量的关系,分析了惯量变化对转速、位置控制效果的影响,总结了转动惯量变化下控制性能的影响效果以及控制器的设计难点。针对惯量变化引入的位置响应超调和振荡,采用了一种强鲁棒性的模型参考自适应位置控制策略,不依赖电机机械参数精确建模,在负载惯量发生大范围变化时仍能保持较好的控制性能;提出了对传统算法的两点改进,通过引入前馈部分改善了传统算法的动态性能,并在控制回路中加入比例-微分校正控制获得良好的控制效果;在不同算法下进行了变惯量阶跃响应仿真,并提取了不同控制策略下阶跃响应的性能指标进行了对比分析,验证了所提算法的有效性。针对转速控制的鲁棒性要求,提出了...
【文章来源】： 哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的意义和目的
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
1.2.1 变惯量负载伺服控制策略发展现状
1.2.2 模型参考自适应控制发展现状
1.2.3 交流伺服自整定发展现状
1.3 国内外文献综述的简析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 负载惯量变化对永磁同步电机系统控制性能的影响
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的数学模型
2.3 交流伺服系统数学模型及控制器的设计
2.3.1 电流环数学模型及反馈解耦控制器的设计
2.3.2 转速环数学模型及反控制器的设计
2.3.3 位置环数学模型及前馈复合控制器的设计
2.4 惯量变化对永磁同步电机控制性能的影响
2.4.1 惯量变化对转速控制性能的影响
2.4.2 惯量变化对位置控制性能的影响
2.5 本章总结
第3章 变惯量负载PMSM系统的MIT-MRAC位置控制
3.1 引言
3.2 变惯量负载PMSM系统MIT-MRAC控制器设计
3.2.1 MIT-MRAC控制原理
3.2.2 离散MIT-MRAC自适应律的设计
3.3 变惯量负载PMSM系统MIT-MRAC改进控制器设计
3.3.1 参考模型的选取
3.3.2 离散MIT-MRAC位置控制器设计
3.3.3 MIT-MRAC位置控制器的两点改进
3.4 变惯量位置响应仿真控制性能比较
3.4.1 负载惯量与电机惯量比为5:1位置阶跃响应仿真
3.4.2 负载惯量与电机惯量比为10:1下位置阶跃响应仿真
3.4.3 负载惯量与电机惯量比为15:1下位置阶跃响应仿真
3.5 变惯量阶跃响应性能指标分析
3.5.1 传统MIT-MRAC控制性能指标
3.5.2 带微分前馈的MRAC-PD控制效果
3.6 本章总结
第4章 变惯量负载PMSM系统误差MRAC转速控制
4.1 引言
4.2 误差MRAC控制器的设计
4.2.1 误差MRAC控制器原理
4.2.2 误差参考模型MRAC自适应补偿方法设计
4.2.3 误差参考模型MRAC控制器参数化分析
4.3 NAMRC与 MRAC变惯量控制效果分析
4.3.1 变惯量控制效果对比分析
4.3.2 负载抗扰性对比分析
4.3.3 正弦跟踪效果对比分析
4.4 误差参考模型Lyapunov-MRAC位置控制效果仿真分析
4.4.1 惯量增加的阶跃响应运动轨迹分析
4.4.2 惯量减小的阶跃响应运动轨迹分析
4.5 本章总结
第5章 基于参数辨识的PMSM自适应位置控制
5.1 引言
5.2 基于任意加减速指令的转动惯量辨识方法
5.2.1 基于任意加减速运动轨迹FFLS转动惯量辨识
5.2.2 电磁转矩对FFLS辨识结果的影响
5.2.3 采样周期对FFLS辨识的影响
5.3 基于最大带宽约束的位置环优化自整定方案
5.3.1 已知转动惯量下的参数自整定方案
5.3.2 基于位置环增益的最大带宽约束的自整定方案
5.4 基于最大带宽约束的半离线自整定方案
5.5 本章总结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于简化模型的永磁同步电机转动惯量辨识和误差补偿 [J]. 徐东,王田苗,魏洪兴. 电工技术学报. 2013(02)
[2]基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制低速性能 [J]. 尹忠刚,刘静,钟彦儒,杨立周. 电工技术学报. 2012(07)
[3]基于自抗扰控制PMSM电压空间矢量调制直接转矩控制方法 [J]. 刘英培. 电力自动化设备. 2011(11)
[4]基于永磁同步电机模型辨识与补偿的自抗扰控制器 [J]. 刘志刚,李世华. 中国电机工程学报. 2008(24)
[5]基于变结构模型参考自适应系统的永磁同步电机转速辨识 [J]. 王庆龙,张崇巍,张兴. 中国电机工程学报. 2008(09)
[6]基于RBF神经网络的超声波电机参数辨识与模型参考自适应控制 [J]. 夏长亮,祁温雅,杨荣,史婷娜. 中国电机工程学报. 2004(07)
[7]参数在线跟踪的交流传动系统双神经网络模型参考自适应控制 [J]. 汪镭,周国兴,吴启迪. 中国电机工程学报. 2001(08)
博士论文
[1]永磁同步电机驱动系统几类自适应控制策略研究[D]. 乔峰.山东大学. 2018
[2]一类伺服系统驱动与控制关键技术研究与实现[D]. 王志宏.南京理工大学. 2015
[3]交流伺服系统自调整技术研究[D]. 覃海涛.华中科技大学. 2011
硕士论文
[1]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学. 2017
[2]具有参数自整定功能的交流伺服系统设计与实现[D]. 许庆.哈尔滨工业大学. 2015
[3]基于波波夫超稳定理论的超声波电机MRAC控制研究[D]. 沈晓茜.河南科技大学. 2014
本文编号：3549050
【文章来源】： 哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的意义和目的
1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
1.2.1 变惯量负载伺服控制策略发展现状
1.2.2 模型参考自适应控制发展现状
1.2.3 交流伺服自整定发展现状
1.3 国内外文献综述的简析
1.4 本文的主要研究内容
第2章 负载惯量变化对永磁同步电机系统控制性能的影响
2.1 引言
2.2 永磁同步电机的数学模型
2.3 交流伺服系统数学模型及控制器的设计
2.3.1 电流环数学模型及反馈解耦控制器的设计
2.3.2 转速环数学模型及反控制器的设计
2.3.3 位置环数学模型及前馈复合控制器的设计
2.4 惯量变化对永磁同步电机控制性能的影响
2.4.1 惯量变化对转速控制性能的影响
2.4.2 惯量变化对位置控制性能的影响
2.5 本章总结
第3章 变惯量负载PMSM系统的MIT-MRAC位置控制
3.1 引言
3.2 变惯量负载PMSM系统MIT-MRAC控制器设计
3.2.1 MIT-MRAC控制原理
3.2.2 离散MIT-MRAC自适应律的设计
3.3 变惯量负载PMSM系统MIT-MRAC改进控制器设计
3.3.1 参考模型的选取
3.3.2 离散MIT-MRAC位置控制器设计
3.3.3 MIT-MRAC位置控制器的两点改进
3.4 变惯量位置响应仿真控制性能比较
3.4.1 负载惯量与电机惯量比为5:1位置阶跃响应仿真
3.4.2 负载惯量与电机惯量比为10:1下位置阶跃响应仿真
3.4.3 负载惯量与电机惯量比为15:1下位置阶跃响应仿真
3.5 变惯量阶跃响应性能指标分析
3.5.1 传统MIT-MRAC控制性能指标
3.5.2 带微分前馈的MRAC-PD控制效果
3.6 本章总结
第4章 变惯量负载PMSM系统误差MRAC转速控制
4.1 引言
4.2 误差MRAC控制器的设计
4.2.1 误差MRAC控制器原理
4.2.2 误差参考模型MRAC自适应补偿方法设计
4.2.3 误差参考模型MRAC控制器参数化分析
4.3 NAMRC与 MRAC变惯量控制效果分析
4.3.1 变惯量控制效果对比分析
4.3.2 负载抗扰性对比分析
4.3.3 正弦跟踪效果对比分析
4.4 误差参考模型Lyapunov-MRAC位置控制效果仿真分析
4.4.1 惯量增加的阶跃响应运动轨迹分析
4.4.2 惯量减小的阶跃响应运动轨迹分析
4.5 本章总结
第5章 基于参数辨识的PMSM自适应位置控制
5.1 引言
5.2 基于任意加减速指令的转动惯量辨识方法
5.2.1 基于任意加减速运动轨迹FFLS转动惯量辨识
5.2.2 电磁转矩对FFLS辨识结果的影响
5.2.3 采样周期对FFLS辨识的影响
5.3 基于最大带宽约束的位置环优化自整定方案
5.3.1 已知转动惯量下的参数自整定方案
5.3.2 基于位置环增益的最大带宽约束的自整定方案
5.4 基于最大带宽约束的半离线自整定方案
5.5 本章总结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于简化模型的永磁同步电机转动惯量辨识和误差补偿 [J]. 徐东,王田苗,魏洪兴. 电工技术学报. 2013(02)
[2]基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制低速性能 [J]. 尹忠刚,刘静,钟彦儒,杨立周. 电工技术学报. 2012(07)
[3]基于自抗扰控制PMSM电压空间矢量调制直接转矩控制方法 [J]. 刘英培. 电力自动化设备. 2011(11)
[4]基于永磁同步电机模型辨识与补偿的自抗扰控制器 [J]. 刘志刚,李世华. 中国电机工程学报. 2008(24)
[5]基于变结构模型参考自适应系统的永磁同步电机转速辨识 [J]. 王庆龙,张崇巍,张兴. 中国电机工程学报. 2008(09)
[6]基于RBF神经网络的超声波电机参数辨识与模型参考自适应控制 [J]. 夏长亮,祁温雅,杨荣,史婷娜. 中国电机工程学报. 2004(07)
[7]参数在线跟踪的交流传动系统双神经网络模型参考自适应控制 [J]. 汪镭,周国兴,吴启迪. 中国电机工程学报. 2001(08)
博士论文
[1]永磁同步电机驱动系统几类自适应控制策略研究[D]. 乔峰.山东大学. 2018
[2]一类伺服系统驱动与控制关键技术研究与实现[D]. 王志宏.南京理工大学. 2015
[3]交流伺服系统自调整技术研究[D]. 覃海涛.华中科技大学. 2011
硕士论文
[1]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学. 2017
[2]具有参数自整定功能的交流伺服系统设计与实现[D]. 许庆.哈尔滨工业大学. 2015
[3]基于波波夫超稳定理论的超声波电机MRAC控制研究[D]. 沈晓茜.河南科技大学. 2014
本文编号：3549050
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