永磁同步电机驱动系统几类自适应控制策略研究
发布时间：2023-04-29 21:36
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。同时,我国丰富的稀土资源也为永磁同步电机的发展提供了坚实的物质基础。目前,以永磁同步电机为驱动所构成的电力传动控制系统已成为运动控制系统发展的一个主流方向,已经受到国内外的高度重视,是推行电机节能工程的重要手段。然而,永磁同步电机是一个高阶非线性不确定系统,其控制受到电机参数变化、外部扰动、非建模动态等不确定性因素的影响,使得常规反馈控制已经无法满足复杂生产过程和高精度控制的需求。自适应控制是解决上述问题的有效方法,但传统自适应控制基于一些系统模型假设和确定性等价原理设计闭环系统,无法从根本上避开对系统模型结构或参数的依赖,当存在未建模动态和其他不确定因素时,鲁棒性是系统设计时必须考虑的问题。鉴于以上问题,本文的研究思路是,首先研究一类常见的参数模型自适应控制方法——模型参考自适应控制,发现其存在的问题,然后引入一类非参数模型自适应控制方法——无模型自适应控制,并加以改进,消除未建模动态等不确定性因素的影响;最后将两种自适应控制方法结合,提出复合自适应控制的新策略,达到非线性不确定...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 永磁同步电机驱动系统国内外发展状况
1.3 永磁同步电机驱动系统的自适应控制策略国内外研究状况
1.3.1 参数模型自适应控制策略
1.3.2 非参数模型自适应控制策略
1.4 本文的主要研究内容
第二章 永磁同步电机数学模型和矢量控制系统
2.1 永磁同步电机传统数学模型
2.1.1 永磁同步电机三相静止坐标系下的数学模型
2.1.2 永磁同步电机两相静止坐标系下的数学模型
2.1.3 永磁同步电机旋转正交坐标系下的数学模型
2.2 考虑全部损耗及磁路饱和的永磁同步电机精确数学模型
2.2.1 考虑铁耗的PMSM数学模型
2.2.2 考虑其他损耗对模型的改进
2.2.3 考虑磁路饱和影响对模型的改进
2.2.4 基于Ansoft电磁场有限元法的电机参数计算
2.2.5 基于Ansoft和Matlab的精确模型联合仿真分析
2.3 基于精确数学模型的PMSM矢量控制系统设计与实现
2.3.1 矢量控制系统设计
2.3.2 电压空间矢量脉宽调制技术简易算法
2.3.3 基于精确数学模型的PMSM无速度传感器转速辨识
2.3.4 永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统仿真分析
2.4 本章小结
第三章 基于参数模型的永磁同步电机模型参考自适应控制策略研究
3.1 模型参考自适应控制基本原理
3.2 基于Lyapunov-MRAC的永磁同步电机系统自适应控制策略
3.2.1 基于可调增益Lyapunov-MRAC的永磁同步电机控制
3.2.2 基于状态反馈Lyapunov-MRAC的永磁同步电机控制
3.2.3 基于信号综合型Narendra的永磁同步电机稳定自适应控制
3.3 基于Popov-MRAC的永磁同步电机系统离散时间控制策略
3.3.1 基于Popov-MRAC的永磁同步电机离散时间控制
3.3.2 控制参数选择及系统性能分析
3.4 基于Popov-MRAC的永磁同步电机速度和位置辨识方法
3.4.1 速度和位置辨识方案设计
3.4.2 速度和位置辨识性能分析
3.5 本章小结
第四章 基于非参数模型的永磁同步电机自适应控制策略研究
4.1 一类SISO离散时间非线性系统的MFAC设计方法
4.1.1 问题描述和非参数模型动态线性化方法
4.1.2 自适应控制算法及PPD参数估计算法
4.2 HMFAC-PMSM非参数模型控制策略研究
4.2.1 HMFAC控制律和PPD参数估计算法
4.2.2 HMFAC收敛性和稳定性分析
4.2.3 HMFAC-PMSM系统仿真实验及性能分析
4.3 2-D型HMFAILC-PMSM非参数模型控制策略研究
4.3.1 PMSM迭代学习控制可行性分析
4.3.2 2-D型HMFAILC-PMSM控制系统设计
4.3.3 2-D型HMFAILC-PMSM控制系统仿真及性能分析
4.4 本章小结
第五章 基于参数模型和非参数模型的永磁同步电机复合自适应控制策略研究
5.1 问题描述
5.2 串联型HMFAC-MRAC复合控制策略研究
5.2.1 基于HMFAC的非参数动态线性化方法
5.2.2 基于MRAC的参数辨识算法
5.2.3 串联型HMFAC-MRAC系统仿真及性能分析
5.3 并联型HMFAC-MRAC复合控制策略研究
5.3.1 并联型HMFAC-MRAC未建模动态和参数估计误差补偿方法
5.3.2 并联型HMFAC-MRAC系统仿真及性能分析
5.4 本章小结
第六章 永磁同步电机驱动系统实验研究
6.1 实验系统介绍
6.2 电机参数测定与计算
6.3 实验结果与分析
6.3.1 永磁同步电机矢量控制系统实验
6.3.2 永磁同步电机Popov-MRAC离散时间控制系统实验
6.3.3 永磁同步电机HMFAILC控制系统实验
6.3.4 串联型和并联型HMFAC-MRAC控制系统实验
6.4 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3805788
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 永磁同步电机驱动系统国内外发展状况
1.3 永磁同步电机驱动系统的自适应控制策略国内外研究状况
1.3.1 参数模型自适应控制策略
1.3.2 非参数模型自适应控制策略
1.4 本文的主要研究内容
第二章 永磁同步电机数学模型和矢量控制系统
2.1 永磁同步电机传统数学模型
2.1.1 永磁同步电机三相静止坐标系下的数学模型
2.1.2 永磁同步电机两相静止坐标系下的数学模型
2.1.3 永磁同步电机旋转正交坐标系下的数学模型
2.2 考虑全部损耗及磁路饱和的永磁同步电机精确数学模型
2.2.1 考虑铁耗的PMSM数学模型
2.2.2 考虑其他损耗对模型的改进
2.2.3 考虑磁路饱和影响对模型的改进
2.2.4 基于Ansoft电磁场有限元法的电机参数计算
2.2.5 基于Ansoft和Matlab的精确模型联合仿真分析
2.3 基于精确数学模型的PMSM矢量控制系统设计与实现
2.3.1 矢量控制系统设计
2.3.2 电压空间矢量脉宽调制技术简易算法
2.3.3 基于精确数学模型的PMSM无速度传感器转速辨识
2.3.4 永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统仿真分析
2.4 本章小结
第三章 基于参数模型的永磁同步电机模型参考自适应控制策略研究
3.1 模型参考自适应控制基本原理
3.2 基于Lyapunov-MRAC的永磁同步电机系统自适应控制策略
3.2.1 基于可调增益Lyapunov-MRAC的永磁同步电机控制
3.2.2 基于状态反馈Lyapunov-MRAC的永磁同步电机控制
3.2.3 基于信号综合型Narendra的永磁同步电机稳定自适应控制
3.3 基于Popov-MRAC的永磁同步电机系统离散时间控制策略
3.3.1 基于Popov-MRAC的永磁同步电机离散时间控制
3.3.2 控制参数选择及系统性能分析
3.4 基于Popov-MRAC的永磁同步电机速度和位置辨识方法
3.4.1 速度和位置辨识方案设计
3.4.2 速度和位置辨识性能分析
3.5 本章小结
第四章 基于非参数模型的永磁同步电机自适应控制策略研究
4.1 一类SISO离散时间非线性系统的MFAC设计方法
4.1.1 问题描述和非参数模型动态线性化方法
4.1.2 自适应控制算法及PPD参数估计算法
4.2 HMFAC-PMSM非参数模型控制策略研究
4.2.1 HMFAC控制律和PPD参数估计算法
4.2.2 HMFAC收敛性和稳定性分析
4.2.3 HMFAC-PMSM系统仿真实验及性能分析
4.3 2-D型HMFAILC-PMSM非参数模型控制策略研究
4.3.1 PMSM迭代学习控制可行性分析
4.3.2 2-D型HMFAILC-PMSM控制系统设计
4.3.3 2-D型HMFAILC-PMSM控制系统仿真及性能分析
4.4 本章小结
第五章 基于参数模型和非参数模型的永磁同步电机复合自适应控制策略研究
5.1 问题描述
5.2 串联型HMFAC-MRAC复合控制策略研究
5.2.1 基于HMFAC的非参数动态线性化方法
5.2.2 基于MRAC的参数辨识算法
5.2.3 串联型HMFAC-MRAC系统仿真及性能分析
5.3 并联型HMFAC-MRAC复合控制策略研究
5.3.1 并联型HMFAC-MRAC未建模动态和参数估计误差补偿方法
5.3.2 并联型HMFAC-MRAC系统仿真及性能分析
5.4 本章小结
第六章 永磁同步电机驱动系统实验研究
6.1 实验系统介绍
6.2 电机参数测定与计算
6.3 实验结果与分析
6.3.1 永磁同步电机矢量控制系统实验
6.3.2 永磁同步电机Popov-MRAC离散时间控制系统实验
6.3.3 永磁同步电机HMFAILC控制系统实验
6.3.4 串联型和并联型HMFAC-MRAC控制系统实验
6.4 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3805788
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