动态负载模拟系统的控制及试验研究

发布时间：2017-09-15 16:39

  本文关键词：动态负载模拟系统的控制及试验研究

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【摘要】：惯性负载在所有负载的模拟类型中占有主导地位,一般用飞轮进行模拟,但存在惯量调节不方便、不能无级调整、结构复杂,并且微小的滞后会给整个系统带来很大的影响,同时成本较高、安装、使用及维护也比较困难。由于使用机械飞轮模拟负载有以上不足,本文结合负载模拟系统的国内外研究现状,对动态负载模拟系统进行了设计和研究。本文采用永磁伺服电机实现动态负载的模拟,即模拟负载转动惯量所带来的转矩变化,使其与机械惯量(飞轮)模拟系统的机械特性一致。提出在动态负载模拟系统中加入模糊控制器的控制策略,以准确实现负载转矩和惯量的调节,满足采用交流伺服电机并基于模糊控制的动态负载模拟系统有效取代机械飞轮的要求。论文的主要研究内容如下:1)针对负载模拟试验台背景、发展和国内外研究现状,结合负载试验台的特性,对目前负载试验台的主要使用的测控系统进行相关学习与了解,明确本文的主要研究内容。2)分别建立机械惯量(飞轮)系统和动态负载模拟系统的动力学方程,并进行比较,对电机类型及其控制策略进行综合对比选择,设计动态负载模拟系统的整体测控方案。3)建立永磁伺服电机数学模型及坐标变换,结合直接转矩控制的工作原理及特点,在MATLAB/SIMULINK环境下建立采用直接转矩控制的动态负载模拟系统的仿真模型,对结果进行分析。4)基于直接转矩控制的动态负载模拟系统的模型和仿真结果,结合模糊控制理论的特点,在MATLAB/SIMULINK环境下建立基于模糊控制的动态负载模拟系统的仿真模型,进行仿真结果分析及对比。5)设计动态负载模拟试验台的结构和测控系统,与机械惯量(飞轮)模拟试验台在相同条件和参数下进行试验及结果比较,并对动态负载模拟试验台进行变惯量负载的模拟试验,分析其机械特性。
【关键词】：动态负载模拟 永磁伺服电机 机械特性 模糊控制
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM383.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 概论13-20
• 1.1 研究背景与意义13-15
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势15-18
• 1.2.1 国外研究情况15-16
• 1.2.2 国内研究情况16-17
• 1.2.3 发展趋势17-18
• 1.3 课题主要研究内容与章节安排18-19
• 1.3.1 论文主要研究内容18
• 1.3.2 章节安排18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 动态负载模拟的控制方案分析20-31
• 2.1 普通机械惯量模拟试验台的动力学方程20-21
• 2.2 动态负载模拟系统的研究21-26
• 2.2.1 动态负载模拟原理和动力学方程21-24
• 2.2.2 动态负载模拟系统负载转矩的计算及分析24-26
• 2.3 动态负载模拟系统控制策略的研究26-28
• 2.4 交流永磁伺服电机的控制方法比较28-29
• 2.5 动态负载模拟系统总体控制方案29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 动态负载模拟系统控制原理31-45
• 3.1 永磁伺服电机的数学模型31-34
• 3.2 直接转矩控制34-38
• 3.2.1 直接转矩控制的原理分析34-36
• 3.2.2 直接转矩控制的特点36-37
• 3.2.3 直接转矩控制的实现37-38
• 3.3 动态负载模拟系统仿真38-41
• 3.3.1 电压空间矢量选择表39
• 3.3.2 转矩和磁链估算模块39-40
• 3.3.3 动态负载模拟系统仿真模型40-41
• 3.4 动态负载模拟系统仿真结果与分析41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 动态负载模拟系统控制策略研究45-56
• 4.1 模糊控制基本理论45-50
• 4.1.1 模糊控制简介45
• 4.1.2 模糊控制的基本原理45-47
• 4.1.3 模糊控制器的设计47-50
• 4.2 动态负载模拟模糊控制器的设计50-52
• 4.3 基于模糊控制器的系统仿真52-55
• 4.3.1 建立基于模糊控制器的系统仿真模型52-53
• 4.3.2 仿真结果及分析53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 动态负载模拟系统的仿真和试验研究56-69
• 5.1 试验系统设计56-62
• 5.1.1 试验台结构及主要设备参数56-60
• 5.1.2 试验台测控系统60-62
• 5.2 动态负载模拟系统试验结果与分析62-68
• 5.2.1 与传统机械惯量试验台的对比试验62-66
• 5.2.2 动态负载模拟试验台的变惯量试验66-67
• 5.2.3 动态负载模拟试验台试验结果分析67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目75-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张静;;异步电动机直接转矩控制系统的仿真研究[J];科技信息;2010年23期

2 徐祖华,黄智伟,盛义发;永磁同步电机直接转矩控制理论基础与仿真研究[J];微特电机;2003年05期

3 雷良育,李秀莲,吴瑞明;模糊控制在直接转矩控制中的应用[J];自动化与仪表;2003年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 方强;被动式力矩伺服控制系统设计方法及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

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本文编号：857702