基于模糊PID的开关磁阻电机发电研究

发布时间：2017-08-26 00:30

  本文关键词：基于模糊PID的开关磁阻电机发电研究

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【摘要】：开关磁阻电机结构简单坚固、价格低、容错能力强、可以在恶劣环境下长时间稳定工作。目前,对开关磁阻电机调速过程的研究较多,而对开关磁阻电机发电过程的研究相对较少。本文首先分析了开关磁阻电机的结构和原理,由于开关磁阻电机的电动过程和发电过程是对称的,在此基础上,对其发电原理、数学模型、电磁关系进行了进一步研究。介绍了三种常用的发电控制方法,推导了电机发电过程的数学模型,论述了发电过程两种常用的励磁电路。接着在Matlab/Simulink软件下搭建了开关磁阻电机发电系统仿真模型,系统采用电压、电流双闭环控制,运用常规PID控制策略使发电电压跟随给定。针对负载发生突变时系统发电电压发生波动的问题,提出了新型复合控制方法,通过增加前馈环节对电压波动进行及时补偿,获得了较好的控制效果。由于常规PID参数整定费时费力、精度不高,当模型参数发生变化时,相应PID参数也需要跟着改变,自适应性差,本研究运用了一种更先进的控制算法—模糊PID控制。制定了49条模糊规则,搭建了基于模糊PI的开关磁阻电机发电系统仿真模型。通过仿真对比,验证了模糊PI控制比常规PI控制具有较高的自适应性和抗干扰性。最后,完成了基于DSP控制的开关磁阻电机发电系统软硬件设计和部分调试工作。设计了功率变换电路和检测电路,编写了开关磁阻电机发电系统的流程图和软件程序,进行了开关磁阻电机调速和发电过程的相关实验,本研究对后续研究开关磁阻电机发电过程具有一定的参考价值。
【关键词】：开关磁阻电机发电 复合控制 模糊PID控制 自适应
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究背景7
• 1.2 国内外研究现状7-8
• 1.2.1 国外现状7-8
• 1.2.2 国内现状8
• 1.3 研究目的和意义8-9
• 1.4 本文主要研究内容9-11
• 2 开关磁阻电机发电系统理论研究11-25
• 2.1 开关磁阻电机的结构和原理11-12
• 2.1.1 开关磁阻电机的结构11
• 2.1.2 开关磁阻电机的原理11-12
• 2.2 开关磁阻发电机的原理和结构12-14
• 2.2.1 开关磁阻发电机的原理12-13
• 2.2.2 开关磁阻发电系统结构13-14
• 2.3 开关磁阻发电机的控制策略14-17
• 2.3.1 电流斩波控制（CCC）14-15
• 2.3.2 角度位置控制（APC）15-16
• 2.3.3 电压PWM控制16-17
• 2.4 开关磁阻电机基本方程17-19
• 2.4.1 电路方程17-18
• 2.4.2 机械方程18-19
• 2.4.3 机电联系方程19
• 2.5 开关磁阻发电机线性模型分析19-24
• 2.5.1 基于线性模型的绕组电流分析20-22
• 2.5.2 发电条件分析22
• 2.5.3 发电运行的自然输出特性22-23
• 2.5.4 开关磁阻发电机的转矩特性23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 开关磁阻发电系统仿真模型25-34
• 3.1 仿真软件介绍25-26
• 3.2 发电系统励磁模式26-27
• 3.3 仿真模型搭建27-29
• 3.4 各模块分析29-33
• 3.5 本章小结33-34
• 4 基于模糊PID的开关磁阻电机发电34-63
• 4.1 常规PID控制34-46
• 4.2 新型复合控制46-49
• 4.3 两种励磁模式发电比较49-51
• 4.4 模糊PID控制51-62
• 4.4.1 模糊PID控制原理51-52
• 4.4.2 模糊规则表的整定52-58
• 4.4.3 仿真分析58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 开关磁阻发电系统软硬件设计63-72
• 5.1 硬件设计63-66
• 5.1.1 硬件系统整体结构63
• 5.1.2 功率变换电路63-64
• 5.1.3 位置检测电路64-66
• 5.1.4 电流检测电路66
• 5.2 软件设计66-70
• 5.2.1 主程序设计67-68
• 5.2.2 子程序设计68-70
• 5.3 实验结果70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-81

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