基于模糊滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制系统研究

发布时间：2017-06-12 05:10

  本文关键词：基于模糊滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直流电机调速系统、异步电机变频调速系统的快速成长带动了一种新型电机调速系统的兴起—开关磁阻电机驱动系统(Switched Reluctance Motor Drive System,简称SRD),并且开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)拥有构造简易、坚固、可靠性高、经济性好等诸多优点,这些优点使SRM表现出极强的市场竞争力,具有广阔的应用前景。但由于SRM的定、转子属于双凸极结构,且SRM遵循步进式的运行原理使其具有很强的非线性。在传统的控制方法下,SRD的转矩脉动与电磁噪声问题尤为突出,甚至会引起速度震荡。这些缺点都极大地限制了SRM的发展。因此,先进控制策略和高性能调速方法的探究对SRM的进一步发展意义重大。本文以12/8极SRM为研究对象,对其控制策略及调速系统展开探究,主要工作如下:(1)研究了12/8极SRM的结构和运行原理,并对其进行了有限元分析,在此基础上采用查表法在Matlab/simulink搭建SRM本体模型,并在传统控制方法下对SRD进行仿真分析。(2)提出指数型转矩分配函数实现对SRM的转矩分配控制,以转矩脉动抑制程度为主要目标,电机铜损的减小为次要目标,确定合适的转矩分配函数中的位置角参数;采用基于细菌群体趋药性算法优化的最小二乘支持向量机训练转矩分配控制中的矩角特性逆模型;利用Matlab/simulink搭建该控制策略下的仿真模型,并进行仿真验证转矩脉动抑制效果。(3)设计SRM模糊滑模速度控制器,利用模糊控制在线调整滑模控制切换函数的增益以达到优化滑模运动品质的目的,从而改善了滑模存在的抖振问题,提高了系统动态性能,并和传统PID控制下的SRD进行了调速效果的对比。(4)基于DSP TMS320F2812设计SRD的控制系统,硬件系统的主要设计包括:位置检测电路、电流及电压的检测与保护电路、功率变换器等;软件系统的设计包括:主程序、初始化程序以及中断程序。
【关键词】：开关磁阻电机 转矩脉动 转矩分配 细菌群体趋药性算法 最小二乘支持向量机 模糊滑模变结构控制
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 课题研究意义10
• 1.2 SRM的发展概况及研究现状10-13
• 1.2.1 SRM发展概况10-12
• 1.2.2 SRM研究现状12-13
• 1.3 滑模变结构控制的发展及研究现状13-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-16
• 第二章 开关磁阻电机有限元分析与建模16-25
• 2.1 开关磁阻电机基本原理和数学方程16-19
• 2.1.1 开关磁阻电机基本原理16-17
• 2.1.2 数学方程17-19
• 2.2 SRM有限元分析19-22
• 2.3 开关磁阻电机仿真分析22-24
• 2.3.1 基于查表法的SRM仿真模型22-23
• 2.3.2 传统控制下SRD仿真及分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 开关磁阻电机转矩分配控制策略25-41
• 3.1 开关磁阻电机转矩分配控制25-33
• 3.1.2 转矩分配函数优化27-28
• 3.1.3 SRM铜损最小化分析28-29
• 3.1.4 SRM转矩分配控制系统仿真分析29-33
• 3.2 基于BCC-LS-SVM的SRM静态转矩特性逆模型33-38
• 3.2.1 LS-SVM的原理及BCC-LS-SVM优化流程33-37
• 3.2.2 基于BCC-LS-SVM静态转矩特性逆模型求解37-38
• 3.3 基于BCC-LS-SVM的SRM转矩分配控制系统仿真分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 开关磁阻电机模糊滑模转速控制41-56
• 4.1 滑模变结构控制器41-46
• 4.1.1 滑模变结构原理41-43
• 4.1.2 滑模变结构设计方法43-44
• 4.1.3 抖振问题分析44-46
• 4.2 SRM滑模速度控制器设计46-47
• 4.2.1 系统状态方程46-47
• 4.2.2 切换函数设计设计47
• 4.2.3 滑模等效控制设计47
• 4.3 滑模优化设计—模糊滑模控制器设计47-53
• 4.3.1 确定输入变量与输出变量49
• 4.3.2 确定基本论域、模糊论域及量化因子49
• 4.3.3 模糊语言及隶属度函数49-50
• 4.3.4 模糊语言规则50-52
• 4.3.6 模糊控制决策表及计算示例52-53
• 4.4 模糊滑模控制系统仿真及结果分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 SRM调速控制系统软硬件设计56-68
• 5.1 系统硬件电路设计56-63
• 5.2 系统软件设计63-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 结论68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 读研期间发表的论文75

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