基于DE-LSSVM的SRM转子位置间接检测及数字系统设计

发布时间：2017-08-12 17:06

  本文关键词：基于DE-LSSVM的SRM转子位置间接检测及数字系统设计

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【摘要】：开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive,SRD)是由开关磁阻电机(SRM)、电力电子开关及驱动控制组成的高性能电机调速系统。它具有一系列的优点:结构简单坚固、成本低、容错能力强、调控性能优良、启动电流小、转速精度高、控制方便等,使得SRD成为当前电气传动系统的热门研究点之一。由于正常工作时SRM系统一直处于自同步状态,此时需采用位移传感器提供其相应的精确位置信息,而传统物理位置传感器的引入使得SRM结构变得异常复杂,同时物理传感器还存诸如精度低,位置调试参数误差较大等问题,这些都大大降低整个控制系统的性能指标。软测量技术的兴起为解决开关磁阻电机转子位置的间接检测提供了一个新思路、新方法:通过构建软测量建模间接获取电机转子位置的信息。摆脱传统物理传感器的局限性,采用“软测量”的方法对转子位置进行间接检测,实现SRM转子位置的实时、准确预测,对SRM的结构优化和提高系统控制精度均具有重要的理论和现实意义。本文使用最小二乘支持向量机方法构建开关磁阻电机转子位置软测量预测模型,软测量模型以绕组相磁链和相电流作为输入变量,转子位置作为输出变量,并根据模型偏差信号,采用差分进化算法(DE)对其进行参数优化,从而实现电机转子位置的实时、准确预测,MATLAB仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。进一步基于SRM特性和软测量方法,设计了以TMS320F240数字信号处理器为核心的SRD高速数字化系统,对调速系统硬件电路和软计程序进行设计与开发,并在数字化控制系统的基础上,开展了SRM转子位置的实验研究。
【关键词】：SRM 转子位置检测 最小二乘支持向量机 差分进化算法
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-11
• 1.3 基于DE-SVM的间接检测技术11-12
• 1.4 论文的研究内容12-13
• 第二章 SRM非线性模型分析13-20
• 2.1 SRD的结构与原理13-16
• 2.1.1 SRM的基本架构与原理13-14
• 2.1.2 常用功率变换器主电路14-15
• 2.1.3 SRM转子位置检测单元15
• 2.1.4 控制器单元15-16
• 2.2 SRM数学模型16-18
• 2.2.1 电动势平衡方程16-17
• 2.2.2 机械平衡方程式17-18
• 2.3 SRM非线性曲线计算方法18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 基于DE-LSSVM的转子位置间接检测方法20-39
• 3.1 电机转子位置间接检测技术20
• 3.2 DE-SVM的转子位置检测20-29
• 3.2.1 支持向理机20-24
• 3.2.2 最小二乘支持向量机24-26
• 3.2.3 DE优化算法26-28
• 3.2.4 DE-LSSVM软测量建模与间接检测28-29
• 3.3 建模与仿真29-35
• 3.3.1 仿真软件介绍30
• 3.3.2 SRD仿真模型30-35
• 3.3.3 仿真模型的参数选择35
• 3.4 基于DE-LSSVM的转子位置检测35-38
• 3.4.1 电机转子位置检测36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 SRM数字系统设计39-59
• 4.1 设计目标和预期性能指标39-40
• 4.2 数字控制系统硬件设计40-47
• 4.2.1 TMS320F240介绍41-43
• 4.2.2 键盘与显示电路43-44
• 4.2.3 系统检测与保护电路44-45
• 4.2.4 CAN通讯电路45-46
• 4.2.5 RS485通讯接口电路46
• 4.2.6 外部接口电路46-47
• 4.3 系统软件设计47-56
• 4.3.1 系统主程序的设计48-49
• 4.3.2 速度估算子程序49-50
• 4.3.3 转子位置间接检测子程序50-51
• 4.3.4 速度控制中断子程序51-54
• 4.3.5 PWM脉宽控制中断程序54-55
• 4.3.6 SPI通讯模块55
• 4.3.7 A/D采样模块55-56
• 4.4 转子位置实验波形56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-64

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本文编号：662662