基于自抗扰技术的永磁同步电机调速系统研究

发布时间：2017-09-22 08:34

  本文关键词：基于自抗扰技术的永磁同步电机调速系统研究

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【摘要】：近年来随着永磁体材料性能的不断提升和价格的大幅降低,永磁同步电机已经逐渐取代异步电机成为交流调速系统的核心。作为高性能调速系统的代表,永磁同步电机调速系统被给予了厚望,然而负载扰动却成了其进一步发展和推广的最大障碍。为了抵消和抑制负载扰动对电机调速效果的影响,本文对自抗扰控制技术进行了研究,提出了一种基于滑模控制的辨识补偿自抗扰控制器。本文首先分析了自抗扰控制技术的原理和组成,并针对永磁同步电机调速系统建立了标准的自抗扰控制器。然而该控制器并不完美,负载扰动会影响扩张状态观测器的观测精度进而造成系统控制性能的下降,为了解决这一问题,本文提出了一种带有辨识补偿的自抗扰控制器,通过对电机转动惯量和负载转矩的获取实现了对负载扰动的部分补偿。同时为了简化控制器的参数结构,使调节变得有章可循,引入了滑模控制算法代替原有非线性函数,成功解决了标准控制器参数整定困难的问题。为了获取系统的转动惯量,本文先提出了一种基于积分辨识的惯量辨识方法,该方法利用了积分运算的性质,结合特定的转速信号,从电机运动方程中提取出了不含有其他无关变量的转动惯量辨识表达式。为了进一步扩展算法的适用范围,且不影响系统的正常运行,又提出了一种基于朗道离散递推的辨识算法,通过选取合适的自适应增益,准确的辨识出了系统的转动惯量。为了观测电机的负载转矩,本文研究了以状态重构为基础的系统变量估计方法,在全阶观测器的基础上建立了一种降阶的负载转矩状态观测器,通过对极点配置方法和稳定性的分析,实现了对负载转矩的准确观测。最后本文不仅对所提出的算法进行了仿真分析,还搭建了以DSP为核心的永磁同步电机调速系统实物平台,并通过在该平台上进行的实物实验,很好的证明了算法在实际应用中的可行性和有效性。
【关键词】：交流调速系统 永磁同步电机 自抗扰控制器 转动惯量辨识 负载转矩观测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 永磁同步电机控制策略国内外研究现状9-11
• 1.3 自抗扰控制技术国内外研究现状11-13
• 1.4 转动惯量辨识及负载观测国内外研究现状13-15
• 1.5 本文主要内容15-17
• 第2章 永磁同步电机调速系统自抗扰控制器设计17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 永磁同步电机调速系统模型17-20
• 2.3 标准自抗扰控制器模型20-25
• 2.4 基于滑模控制的辨识补偿自抗扰控制器模型25-30
• 2.4.1 辨识补偿自抗扰控制器模型25-27
• 2.4.2 基于滑模控制的自抗扰控制器模型27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 转动惯量辨识31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 基于积分辨识法的转动惯量辨识31-34
• 3.2.1 积分辨识法的辨识原理31-33
• 3.2.2 基于积分辨识法的辨识模型33-34
• 3.3 基于朗道离散递推的转动惯量辨识34-36
• 3.3.1 朗道离散递推辨识原理34-35
• 3.3.2 基于朗道离散递推辨识法的辨识模型35-36
• 3.4 仿真结果及分析36-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 负载转矩观测及调速系统仿真42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 直接观测法42
• 4.3 降阶负载转矩观测法42-45
• 4.4 仿真结果及分析45-50
• 4.4.1 负载转矩观测仿真45-47
• 4.4.2 基于自抗扰技术的永磁同步电机调速系统仿真47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 永磁同步电机调速系统设计及实物实验51-65
• 5.1 硬件设计51-54
• 5.2 软件设计54-58
• 5.3 实验结果及分析58-64
• 5.3.1 上电测试58
• 5.3.2 转动惯量辨识实验58-60
• 5.3.3 负载转矩观测实验60-61
• 5.3.4 自抗扰控制器实验61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果71-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 黄一,张文革;自抗扰控制器的发展[J];控制理论与应用;2002年04期

2 韩京清;非线性状态误差反馈控制律──NLSEF[J];控制与决策;1995年03期

3 韩京清,袁露林;跟踪-微分器的离散形式[J];系统科学与数学;1999年03期

4 秦昌茂;齐乃明;朱凯;;高超声速飞行器自抗扰姿态控制器设计[J];系统工程与电子技术;2011年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 崔晓光;基于自抗扰控制技术的永磁同步电机速度控制研究[D];山东大学;2013年

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本文编号：899817