无速度传感器感应电机高阶滑模控制策略研究

发布时间：2024-03-02 02:34

　　感应电机因其结构简单、牢固耐用、成本低的特点在实际中被广泛应用,基于矢量控制策略的感应电机调速系统已可以达到与直流调速系统等同的工作性能。随着工业生产对系统体积、成本、可靠性等方面提出的更高要求,感应电机无速度传感器控制技术逐渐成为了学术界的研究焦点。本文针对感应电机无速度传感器矢量控制系统中电流控制器和速度观测器两大关键部分,着眼于实际中系统内部参数变化和外部负载扰动的复杂工况,引入高阶滑模控制理论增强系统的控制精度和鲁棒性。论文具体内容如下:首先运用线性控制理论定量分析了传统PI电流控制器的动态性能,利用电机方程推导出电机转子时间常数变化对电机磁链、输出转矩和定子电压的影响规律,以图解的方式证明了增强电流环参数鲁棒性的重要性。进而设计一阶滑模电流控制器并证明控制器的稳定性,为了削弱抖振,类比二阶超螺旋算法提出高阶滑模算法并给出稳定性和收敛时间的数学证明,据此设计高阶滑模电流控制器。对比实验表明,在转速变化、负载扰动以及电机参数摄动的情况下,高阶滑模算法均能有效抑制抖振并表现出更好的鲁棒性。为了提升转速和磁链观测的精度和鲁棒性,本文从理论上分析传统一阶滑模转速观测器在状态量收敛性和控...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 课题的国内外研究现状
        1.2.1 电流环控制方法研究现状
        1.2.2 转速与磁链估计方法研究现状
        1.2.3 滑模控制技术研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 感应电机矢量控制系统与高阶滑模控制
    2.1 引言
    2.2 感应电机的数学模型
        2.2.1 感应电机三相数学模型
        2.2.2 感应电机动态数学模型
    2.3 基于转子磁场定向的矢量控制系统
        2.3.1 直接磁场定向
        2.3.2 间接磁场定向
    2.4 高阶滑模控制理论
        2.4.1 高阶滑模的定义
        2.4.2 二阶滑模控制
        2.4.3 典型二阶滑模控制算法
    2.5 本章小结
第3章 感应电机高阶滑模电流控制器
    3.1 引言
    3.2 传统PI电流控制器分析
        3.2.1 PI电流控制器参数设计
        3.2.2 动态性能分析
        3.2.3 参数鲁棒性分析
    3.3 滑模电流控制器设计
        3.3.1 一阶滑模电流控制器
        3.3.2 高阶滑模电流控制器
    3.4 实验验证
    3.5 本章小结
第4章 基于改进趋近律的一阶滑模转速观测器
    4.1 引言
    4.2 一阶滑模转速观测器设计
        4.2.1 观测器设计
        4.2.2 稳定性分析及转速估计
    4.3 改进滑模转速观测器设计
        4.3.1 改进指数趋近律
        4.3.2 滑模观测器设计
        4.3.3 稳定性分析及转速估计
    4.4 实验验证
        4.4.1 全速范围内空载运行对比
        4.4.2 加减负载运行对比
        4.4.3 带载转速切换对比
    4.5 本章小结
第5章 感应电机高阶终端滑模转速观测器
    5.1 引言
    5.2 快速终端滑模面分析
        5.2.1 终端滑模面
        5.2.2 快速终端滑模面
    5.3 基于FTSM高阶滑模观测器设计
        5.3.1 定子电流观测器设计
        5.3.2 磁链及转速估计
        5.3.3 定子电流谐波抑制
    5.4 仿真研究
        5.4.1 转速阶跃
        5.4.2 转矩阶跃
        5.4.3 参数变化
        5.4.4 电流谐波
    5.5 实验验证
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3916195