基于模型设计的永磁同步电机的调速控制方法研究

发布时间：2020-05-04 17:32

【摘要】：永磁同步电机以其结构简单、体积小、功率密度高、噪声低、维护方便等优良特性被广泛应用于工业领域。然而,实际的永磁同步电机系统是多变量、强耦合、非线性的,容易受到系统未建模部分、参数变化和负载扰动的影响。由于PI控制器结构简单,计算成本低,通常用于永磁同步电机的调速。但是,PI控制参数不能自动调节,难以满足高性能永磁同步电机系统的控制要求,鲁棒性差、控制效果不好。当永磁同步电机采用PI控制器进行调速时,PI控制的参数只能人为多次调节才有可能达到最佳值,没有自动调节的机制。针对这个问题,使用粒子群优化算法对PI控制进行优化,每个粒子的位置代表一组PI控制器参数的值,设定一个目标函数,当粒子所在的某位置使目标函数达到最优值时PI控制器的参数此时是最佳值,即可以自动调节PI控制器的参数。但是,以前使用粒子群算法仅对离线模式下永磁同步电机调速控制有效果,在实际动态系统中由于转动惯量的变化和扰动的影响,只有一组确定参数的PI难以满足系统的需求,所以必须能实时对控制器的参数进行微调,使系统随时处于高精度状态。所以,本文首先提出了用于优化实时在线系统PI控制器参数的粒子群算法,用于永磁同步电机的速度调节。利用粒子群算法对变转动惯量永磁同步电机驱动系统的速度PI控制器的比例增益和积分增益进行实时优化,引入了变蒸发系数,代替了经典蒸发常数,并且在Matlab/Simulink平台中搭建仿真模型实现,仿真结果证实所提算法的良好控制性能。其次,由于滑模控制具有结构简单、对系统参数变化敏感、具有较强的鲁棒性,将滑模控制用于永磁同步电机调速,但是传统滑模控制不能很好的抑制抖振问题,所以本文提出了增强型指数趋近律,它基于指数项的选择。在该方法中,系统状态(误差信号)与开关函数的增益相关。如果系统状态变量的运动轨迹远离滑模表面,则开关函数的增益将增加。相反,如果系统状态变量的运动轨迹接近滑模表面,则开关的增益趋于零。因此,它可以适应系统状态和滑模面的变化。与传统的滑膜控制相比,趋近律可以减少到达时间并抑制抖振现象。为了在保证系统性能的同时实现嵌入式处理器的最小资源利用率,采用了基于事件触发的控制策略,使系统具有良好的鲁棒性的同时节省了能源成本。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TM341

【参考文献】