基于分数阶控制器的永磁同步电机控制策略研究

发布时间：2017-05-11 09:15

  本文关键词：基于分数阶控制器的永磁同步电机控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：分数阶微积分是延伸化的整数阶微积分,它们之间有着几乎相同的数学分析方法,但是分数阶微积分比传统的整数阶微积分适用范围更广。分数阶微积分的积分阶次和微分阶次可以是任意实数阶或复数阶,它是传统整数阶微积分从整数阶到任意阶的拓展。因为很长时间以来,人们都没找到分数阶微积分在自然界的模型,所以关于分数阶微积分理论的研究一直停留在纯数学领域。随着人们对自然界的探索越来越深入,分数阶微积分理论也开始向控制领域拓展,目前已经出现了大量有关分数阶鲁棒控制的文献。本文首先探究了分数阶的基本概念和基本性质,之后对永磁同步电机的结构模型和基本控制原理进行了介绍,包括永磁同步电机的数学模型和基本构造以及矢量变换和脉宽调制的相关知识。然后介绍了滑模控制的相关原理,并利用分数阶化的符号函数对传统滑模控制技术进行了改造,详细介绍了基于分数阶次符号函数的滑模控制技术在永磁同步电机控制系统上的应用。最后,本文对分数阶自抗扰控制进行了分析,简要介绍了自抗扰控制理论和将分数阶理论与自抗扰理论结合的控制策略,并以永磁同步电机为控制对象,分别于仿真平台和实验平台上对新型控制器的性能进行了探究,证明了利用分数阶微积分理论对普通控制方法的改造的可靠性与实用性。
【关键词】：分数阶微积分 滑模控制 自抗扰控制 永磁同步电机
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-15
• 1.2.1 分数阶算子的数值实现12
• 1.2.2 分数阶系统建模及系统辨识12-13
• 1.2.3 分数阶控制器设计13-15
• 1.3 本文主要研究内容及论文结构15-17
• 第2章 分数阶微积分的基本原理17-22
• 2.1 分数阶微积分的定义17-19
• 2.1.1 Gamma函数17
• 2.1.2 Grunwald-Letnikov?? 定义17-18
• 2.1.3 Riemann-Liouville定义18
• 2.1.4 Caputo定义18-19
• 2.1.5 各定义之间的联系与区别19
• 2.2 分数阶微积分的基本性质19-20
• 2.3 分数阶PDμ 控制器的基本原理20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 永磁同步电机结构模型和基本控制原理22-28
• 3.1 永磁同步电机控制系统的基本结构22-23
• 3.2 永磁同步电机的数学模型23-25
• 3.3 矢量变换及dq坐标系下的电机模型25-26
• 3.4 空间脉宽调制技术26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第4章 基于分数阶次符号函数的滑模控制策略28-41
• 4.1 滑模控制的基本原理28-31
• 4.1.1 滑模控制简介28
• 4.1.2 滑模控制条件28-30
• 4.1.3 滑模控制系统中的运动过程30-31
• 4.1.4 滑模控制器设计过程31
• 4.2 基于分数阶次符号函数的滑模控制策略原理31-37
• 4.2.1 分数阶次符号函数的基本性质31-35
• 4.2.2 分数阶滑模控制器的设计35-36
• 4.2.3 分数阶滑模控制系统性能分析36-37
• 4.3 基于分数阶滑模控制技术的永磁同步电机控制策略仿真实例37-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 基于分数阶PDμ 的自抗扰控制策略41-56
• 5.1 整数阶自抗扰控制策略41-44
• 5.1.1 跟踪微分器41-42
• 5.1.2 扩张状态观测器42-44
• 5.2 分数阶自抗扰控制策略44-45
• 5.2.1 分数阶跟踪微分器44-45
• 5.2.2 分数阶PDμ 反馈律45
• 5.3 基于分数阶自抗扰算法的永磁同步电机控制策略45-55
• 5.3.1 基于分数阶自抗扰控制的永磁同步电机速度环设计45-48
• 5.3.2 基于分数阶自抗扰控制的永磁同步电机调速系统仿真研究48-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 分数阶控制器在永磁同步电机控制系统中的DSP实现56-74
• 6.1 硬件电路设计56-62
• 6.1.1 CPU控制单元56-59
• 6.1.2 电源电路59-60
• 6.1.3 IPM模块电路60-61
• 6.1.4 电压检测电路61
• 6.1.5 电流检测电路61-62
• 6.2 软件程序设计62-67
• 6.2.1 软件平台62-63
• 6.2.2 程序所需主要片上外设及整体设计框图63
• 6.2.3 软件程序流程63-67
• 6.3 实验结果67-73
• 6.3.1 DSP实现分数阶跟踪微分器实验结果67-69
• 6.3.2 基于分数阶控制器的永磁同步电机控制系统实验结果69-73
• 6.4 本章小结73-74
• 第7章 总结与展望74-76
• 7.1 工作总结74-75
• 7.2 工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单80-81
• 致谢81

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