基于dSPACE的直流调速系统滑模变结构控制

发布时间：2017-10-21 09:39

  本文关键词：基于dSPACE的直流调速系统滑模变结构控制

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【摘要】：直流电机具有良好的起、制动性能和调速性能,因而被广泛应用于精度要求较高或需要快速正反转切换的电力拖动领域中。常规PI控制的直流调速系统存在超调,鲁棒性和抗扰性均有待提升。滑模变结构控制对对象模型误差、参数变化有极佳的不敏感性,可通过改变系统结构达到预期控制效果。本文将其应用到双闭环直流调速系统和逻辑无环流可逆调速系统中,并在dSPACE平台进行了实验研究。首先,分析了课题研究的目的和意义,介绍了dSPACE软硬件环境,给出了调速系统实现的硬件平台。其次,将趋近律滑模控制和非奇异终端滑模控制分别应用到双闭环直流调速系统中。转速调节器采用PI控制时系统存在超调,为此设计了基于负载观测值的指数趋近律滑模控制器;为使转速误差在有限时间内收敛至零,用非线性滑模面取代线性滑模面,设计了非奇异终端滑模控制器。实验结果表明,这两种控制方案均可有效消除超调,提高系统的抗干扰能力。最后,将积分滑模控制应用于逻辑无环流可逆调速系统。比例积分控制的直流电机由正转到反转的切换效果较差,因此设计了积分滑模转速调节器。由于存在限幅环节,系统容易出现超调增大、调节时间变长问题,所以调节器中增加了Anti-windup环节。仿真与实验均表明,系统不仅具有良好的正、反转响应特性,且切换过程快速无超调。
【关键词】：直流电机 逻辑无环流 dSPACE 指数趋近律 非奇异终端滑模 积分滑模
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的目的和意义9
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势9-13
• 1.2.1 滑模变结构控制理论研究进展9-12
• 1.2.2 半实物仿真系统dSPACE的应用现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第二章 dSPACE软硬件环境及系统实验平台15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 dSPACE实时仿真系统15-20
• 2.2.1 dSPACE硬件介绍15-17
• 2.2.2 dSPACE软件环境17-20
• 2.2.3 实验开发流程20
• 2.3 基于dSPACE的系统实验平台20-22
• 2.3.1 基于dSPACE的双闭环直流调速系统20-21
• 2.3.2 基于dSPACE的逻辑无环流可逆调速系统21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 基于dSPACE的双闭环直流调速系统23-45
• 3.1 引言23
• 3.2 双闭环直流调速系统结构23-24
• 3.3 双闭环直流调速系统常规PI控制24-29
• 3.3.1 电流调节器的设计25
• 3.3.2 转速调节器的设计25-26
• 3.3.3 仿真与实验结果分析26-29
• 3.4 双闭环直流调速系统的指数趋近律滑模控制29-38
• 3.4.1 滑模变结构控制原理29-30
• 3.4.2 趋近律滑模变结构控制器设计30-33
• 3.4.3 负载观测器设计33-35
• 3.4.4 仿真与实验结果分析35-38
• 3.5 双闭环直流调速系统非奇异终端滑模控制38-43
• 3.5.1 非奇异终端滑模控制38-40
• 3.5.2 非奇异终端滑模控制器设计40-41
• 3.5.3 仿真与实验结果分析41-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 基于dSPACE的逻辑无环流可逆调速系统45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 逻辑无环流可逆调速系统45-46
• 4.3 V-M可逆直流调速系统的PI控制46-48
• 4.4 V-M可逆直流调速系统积分滑模控制48-54
• 4.4.1 积分滑模控制48-49
• 4.4.2 Anti-Windup环节的引入49-50
• 4.4.3 仿真与实验结果分析50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62-63

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本文编号：1072661