基于无源性的永磁同步电机控制系统研究

发布时间：2020-06-10 20:27

【摘要】：目前,交流传动是现代工业生产中的一种重要传动方式。随着生产要求的提高,对电机控制系统的要求也越来越高,因此需要对电机本体及其控制策略展开研究。近年来,永磁材料、电力电子技术等的发展,使永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)广泛应用到众多领域。但由于PMSM数学模型具有高阶、非线性、强耦合等特性,同时交流控制系统存在许多不确定因素干扰,常规的控制方式无法获得高品质的控制效果。负载的大范围变化和参数的时变性是影响控制系统性能的两大主要因素。优良的控制策略通常采用一些非线性控制方法或者它们的综合控制方法,使系统具有较快的动态响应和较高的动静态精度。PMSM可看作是二端口的能量变换装置,该系统是一个典型的无源系统。基于端口受控耗散哈密顿系统(Port-controlled Hamiltonian System with Dissipation,PCHD)原理,对PMSM进行建模,采用互联和阻尼配置无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-based Control,IDA-PBC)方法设计控制器。所设计的控制器有全局稳定、无奇异点、参数少、设计简单等优点。目前,基于无源性的控制方法已引起控制界学者的广泛关注。主要研究内容分为以下两个方面:(1)研究基于无源性的PMSM双闭环控制系统。传统PMSM的无源控制系统采用PI转速调节器,当系统存在扰动时,系统鲁棒性较弱。为提高系统鲁棒性,采用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)转速调节器。利用无速度传感器技术,设计基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的转速观测器观测电机实际转速。(2)针对无源控制器的设计,在PBC方法基础上结合鲁棒控制技术,设计鲁棒无源控制器,以增强系统鲁棒性。采用基于幂次函数的积分型滑模(Sliding Mode,SM)转速调节器。因为负载转矩无法直接测量得到,由负载转矩观测器估计实际转矩。SM转速调节器和负载观测器组成复合控制策略,设计基于复合控制策略的PMSM鲁棒无源控制系统。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341;TP273

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本文编号：2706817