赵书云[1]2005年在《智能控制在交流调速系统中的应用研究》文中提出交流异步电机是高阶、强耦合、非线性的多变量对象,矢量控制通过坐标变换将其等效为直流电机,实现了解耦控制,推动了交流电机的工业应用。但模型推导过程中的各种假设与忽略,以及实际运行过程中电动机参数变化、电机本身非线性特性,对实际运行过程带来的不良影响,使得常规控制方法的控制效果并不理想。本文将模糊控制思想分别和其它智能方法以及现代控制理论相结合,对交流调速系统的智能化控制及其优化进行了研究。 本文从控制分量合成、耦合关系、增益相关和规则指数增长等方面,对传统模糊控制器进行了深入分析研究,在对不同维数控制器比较的基础上,针对存在的问题,给出一种一维模糊控制器,显着地减少模糊控制系统的耦合关系、模糊规则数等。本文还结合现代滑模控制理论,结合交流调速控制系统的具体应用,在基本的模糊反馈控制基础上,通过增加前馈滑模项,构造了一种新滑模变结构模糊控制器,使控制系统得到进一步的改善。在总结前人对模糊控制系统稳定性分析的研究结果的基础上,进行了模糊控制的稳定性分析,给出了一种确保闭环模糊系统渐近稳定的自适应模糊控制的设计方法。 为了验证本文提出智能控制器的有效性,文中给出了详细的仿真过程与实验结果。实验表明,本文采用的智能控制方法基本上取得了比较满意的效果。
高芳[2]2012年在《模糊控制在异步电动机变频调速系统中的应用研究》文中研究表明随着电力电子技术和现代变频调速的发展，以及交流电动机矢量控制理论的提出，使变频器的技术有了很大的发展。近年来，智能控制在电机调速方面也有着很大的发展，而模糊控制理论作为智能控制的一个分支，应用到异步电动机矢量控制理论中，能够进一步提高电动机调速的动静态性能。本文根据叁相异步电动机的数学模型和矢量控制的基本原理，分析研究了异步电动机的矢量控制系统，将传统的ASR转速调节器中的PID控制进行了改进，将其设计为自适应模糊PID控制，并建立了带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型，对传统的PID控制及自适应模糊PID控制进行比较。本文研究的主要内容可分为叁部分：首先，介绍了交流调速及变频器技术的发展概况以及智能控制理论在电气传动系统中的应用，分析了异步电动机的矢量控制方法。本文采用了二相旋转坐标系中的转子磁链观测器来确定转子磁链的位置，采用了电流滞环脉冲发生器输出触发脉冲，并且建立了矢量控制调速系统。其次，介绍了PID控制原理和自适应模糊PID控制原理，对阶跃信号进行仿真实验。验证自适应模糊PID控制的响应速度快的优点。接着，利用Matlab/Simulink建立仿真模型，建立了带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型，分别将传统PID控制与自适应模糊PID控制应用于ASR转速调节器中，通过仿真实验，验证了相对应传统PID控制而言，自适应模糊PID控制具有响应速度快，超调量低的优点。最后总结了本文所做的工作，并对今后的研究做出了分析与展望。
赵冰[3]2008年在《飞轮储能系统的智能控制研究》文中提出目前,能源和能源消费引起的环境问题已成为制约我国实现经济和社会可持续发展的重要问题之一。因此,在不断开发新能源的同时,要更有效地利用现有能源。能量储存是实现能源高效利用的重要途径。飞轮储能技术就是由电网提供的电能驱动电机带动飞轮高速旋转,把能量以动能的形式储存起来,当能量紧急缺乏时,再将能量释放出来。这种储能方式简单直接、功率密度高、储能密度大、基本上不受充放电次数的限制、转换效率高且无环境污染、维护简单、寿命长、占地面积小、可就近分散布置且不受地理环境限制,是一种具有广泛应用前景的新型机械储能技术。在飞轮储能系统中,电机是控制整个系统的核心部分,因为系统的加速储能和减速发电都是通过飞轮电机来完成的,且通过控制电机的速度,可以控制系统能量的流动。本课题在选用永磁同步电机作为飞轮电机的基础上,首先对飞轮储能系统的结构、运行模式及控制模式等方面进行分析研究,在永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理的基础上设计了控制系统框图,利用MATLAB建立了永磁同步电机控制系统的仿真模型,仿真结果验证了模型的可行性。然后,针对永磁同步电机具有非线性、强耦合性和时变性,以及系统运行时还会受到不同程度的干扰,因此常规PID控制策略很难满足高性能的控制要求,本论文对飞轮储能系统的智能控制展开研究。较详细地阐述了模糊控制算法和神经网络算法的理论,并分别设计了基于模糊控制的参数自整定PID控制器和基于BP神经网络的PID控制器,将其作为永磁同步电机电流和速度双闭环矢量控制系统的转速调节器,利用仿真证明系统具有较好的动态性能和鲁棒性。最后,在分析基本微粒群算法原理的基础上,提出了一种改进的微粒群算法,将改进PSO算法应用于飞轮电机的PID控制器参数整定中,获得了良好的优化效果和很好的收敛特性。
顾青[4]2008年在《某火箭炮交流伺服系统的自适应控制研究》文中研究指明本论文旨在针对火箭炮交流伺服系统,设计一种新型的智能控制器,使此控制器能较好的满足交流伺服系统在大惯量、变负载、力矩干扰等复杂情况下快速性、准确性、稳定性的要求。本文首先介绍了交流伺服系统的硬件组成,阐述了智能控制领域的神经网络理论、模糊控制原理和模糊神经控制方法。随后把BP神经网络运用到系统辨识中,根据一组交流伺服系统的实验数据,采用离线学习的手段获得系统模型的网络权值和阈值,建立起系统的神经网络模型。接着分别讨论了模糊模型参考自适应控制方案和模糊神经网络自适应控制方案,搭建基于MATLAB的交流伺服系统软件仿真平台进行了仿真分析,确定了模糊神经网络自适应控制方案的优越性。最后通过仿真结果证实了本文设计的智能控制器对交流伺服系统具有良好的控制效果,能够较好地满足工程中所要求的性能指标。
卢达[5]2013年在《永磁同步电机调速系统控制策略研究》文中研究说明二十世纪八十年代以来,永磁同步电机以其体积小、损耗低、可靠性高、维护方便等优点,被广泛应用于交流调速系统中。不断多样化和复杂化的应用场合,对交流调速系统的控制策略提出了更高的要求。本文通过对永磁同步电机调速系统的控制策略的深入研究,力图从多方向促进系统在高性能要求场合的应用。本文的主要工作和成果有：1、介绍了研究背景和基础。首先对交流调速系统控制策略的发展历程进行了综述,着重介绍了模糊控制、自抗扰控制和模型预测控制在交流调速系统中的研究和应用现状。其次描述了永磁同步电机的数学模型和两种基本控制系统,并对比了这两种系统的控制效果。2、详细分析了零矢量在模糊直接转矩控制系统中的作用原理和特点,改进了模糊直接转矩控制的模糊规则库、转矩隶属度函数和电压隶属度函数,保证了零矢量在模糊直接转矩控制中可以充分发挥保持电磁转矩的功能,有效减小了转矩脉动。仿真和实验结果验证了本文提出的包含零矢量的永磁同步电机模糊直接控制算法的有效性。3、针对近似离散最速反馈控制函数(fhan函数)作为自抗扰控制系统非线性控制算法时参数难于整定的问题,首先分析了fhan函数的控制机理,并据此提出了改进的自抗扰控制系统结构。这种结构明确了fhan函数中包含的可调参数的物理意义,从而为按照实际要求确定参数值提供了理论依据。当存在时滞或需要更大的稳定裕度时,只需对其中一个参数微调即可。因此,采用本文改进的自抗扰控制系统结构,大大简化了参数整定过程。仿真和实验结果验证了改进算法的有效性。4、针对传统模型预测控制计算量大、难以在采样周期较短的永磁同步电机调速系统中应用的难题,本文提出了递推模型预测控制策略。与传统模型预测控制中迭代求解操作变量不同,递推模型预测控制首先采用迭代学习算法求取操作变量第一项,随后采用递推Levenberg Marquardt算法求出操作变量其它项。分别计算了传统模型预测控制和递推模型预测控制的时间复杂度,并分析了递推模型预测控制的收敛性,从而理论上说明了提出算法的有效性。仿真结果表明本文提出的递推模型预测控制的计算量比传统模型预测控制大为减小,基于递推模型预测控制的永磁同步电机调速系统具有优良的动静态性能。
马鑫[6]2013年在《等效扰动前馈非线性解耦方法在交流调速中的应用研究》文中认为交流调速凭借其优秀的调速性能、高功率因数和高效节能等优点已得到高度重视和广泛应用。本文设计一种与主流方案不同的的基于等效扰动前馈非线性解耦方法的交流调速方案，研究实现该方案所必须解决的原理性设计问题和微控制器底层软件系统设计问题。介绍交流异步电机调速技术的发展情况、主流调速方案的思路特点，引入等效扰动前馈非线性解耦（EDFND）方法，介绍其发展及其在交流调速方面的应用情况。EDFND方法建立包含等效扰动的替代模型状态方程，观测并补偿等效扰动，最终实现对非线性耦合被控对象的解耦控制，无需被控对象的精确数学模型，系统设计完全在线性系统的理论范畴内。设计基于EDFND方法的交流调速控制方案，并给出基于微控制器F2812的EDFND交流异步电机调速系统实现框图。该方案仅用线性控制理论实现电磁转矩与定子磁链的解耦控制，无需坐标变换，无需异步电机精确模型。设计EDFND交流调速系统的等效扰动前馈解耦控制器、转速调节器、转矩检测方法、转速检测方法。为实现EDFND交流调速的解耦控制，须得到有效的磁链检测结果，为此设计一种定子磁链电压模型的偏移检测反馈抑制方法。该方法对有用信号仅是纯积分，且有效的抑制了积分对直流和低频干扰的放大。利用不同时刻磁链计算结果构成包含偏移的方程组，解此方程组得到偏移。反馈偏移消除直流和低频扰动给磁链计算结果带来的干扰。该方法思路新颖，抑制偏移效果明显。设计EDFND交流调速嵌入式底层软件系统。分析交流调速软件系统设计的基本问题。使用合适的数据格式运算，合理分配F2812的片上资源，采取了有效的中断系统配置。对采样结果进行校正，保证反馈数据源准确可靠。给出了等效扰动观测器和转速观测器的递推公式。利用F2812的捕获和正交编码脉冲单元实现转速计算。给出主要设计内容的仿真或实验结果，仿真证明基于EDFND方法的变频调速系统能实现转矩与磁链的解耦控制，系统稳定，调速性能理想。实验表明转矩检测算法正确，定子磁链电压模型的偏移检测反馈抑制有效但低频不理想，提出了替代方案。总的实验表明EDFND交流调速软件系统设计稳定而有效。
徐小增[7]2005年在《基于参数辨识及补偿控制的异步电动机智能控制技术研究》文中提出本论文以转子磁场定向控制的异步电动机调速系统为研究对象,以提高系统的动态响应和鲁棒性为主要目标,研究和建立转子电阻等参数变化情况下的异步电动机动态数学模型,以及基于此动态数学模型的参数辨识、模糊神经网络控制、神经网络控制、非线性控制和自适应控制等控制策略、控制结构和控制技术。1.在实时控制中,参数在线辨识算法的复杂程度直接影响系统控制的实时性和动态性能,而参数变化情况下系统的数学模型,不仅能够用于分析参数变化对系统性能的影响,而且对提高辨识算法的快速性和准确性有重要的作用。为此本文在异步电机动态数学模型基础上,应用状态增量的方法,研究、推导和建立了异步电机转子电阻和电感变化情况下的数学模型,并应用该模型分析了参数对系统性能的影响。模型以Laplace算子的传递函数形式表示,具有结构简单、物理概念清晰、使用方便等特点,为研究分析电机转子电阻等参数对系统性能的影响和参数辨识等提供了一种新的简单实用的方法。2.应用人工神经网络的方法,在所建立的状态增量型动态数学模型研究的基础上,提出了转子电阻、系统转动惯量、粘性摩擦系数和负载转矩的辨识方法,在此基础上通过在前向通道串入一个校正装置的方法,提出了转子电阻和负载转矩扰动影响的补偿和校正的方案,辨识方法和校正方案具有结构简单、使用方便的优点。同时应用非线性控制理论,还提出了一种转子电阻和负载转矩参数辨识的方法,在此基础上设计和建立了非线性控制器和自适应控制系统,实现了良好的系统跟踪响应性能。3.提出了一种以转矩电流为指导值和目标函数的神经网络控制方案,建立了考虑转子电阻变化情况下进行补偿控制的系统。在建立输出参考模型和教师指导控制器的基础上,推导和建立了以转矩电流为目标函数和以电机输出转速为目标函数的两种神经网络控制方案的计算控制算法,在电机的动态响应和参数变化对系统的影响方面进行了研究分析。计算机仿真结果证明,转子电阻补偿器能有效地改善控制系统的动态响应,以
梅卫国[8]2017年在《基于滑模控制的异步电机直接转矩控制技术研究》文中提出在交流传动领域中,直接转矩控制(DTC)技术具备简单的结构、良好的动态性能,且涉及的电机参数少等优点,是继矢量控制之后另一种具有宽广应用前景的交流调速策略,因而受到了普遍的关注。然而,传统直接转矩控制系统存在转矩与磁链脉动大、开关频率不恒定、电机参数变动或外界摄动时系统鲁棒性低等问题限制其运用。滑模变结构控制是一种非线性控制方法,具有“滑动模态”可以进行设计,对系统参数的变化及外界扰动具有较强的鲁棒性的优点。因此本文以抑制转矩与磁链脉动、保持开关频率恒定为出发点,将滑模变结构控制策略用于异步电机的DTC系统中。本文首先给出了异步电机的数学模型、阐述了异步电机DTC的基本原理、剖析了传统DTC转矩脉动的根本原因。其次,运用了滑模变结构理论,研究了以转矩误差与磁链误差作为状态变量实现对传统DTC转矩与磁链脉动的抑制方案。然后,针对滑模变结构控制自身的抖振问题,采用了一种改进型趋近律方法,并以二阶系统为对象设计了基于改进型趋近律滑模变结构控制器,与基于等速趋近律的滑模控制器进行对比分析。接着,设计了基于转矩与磁链滑模变结构的异步电机DTC系统,其主要思路是利用新设计的转矩与磁链滑模控制器来取代传统DTC中的滞环调节器,采用频率恒定的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术代替电压开关矢量选择表进行电源逆变控制。最后在以上研究的基础上用Matlab/Simulink搭建了基于转矩与磁链滑模变结构的异步电机SVM-DTC系统的仿真模型。仿真结果表明,该系统与传统DTC系统相比,转矩脉动率由原来的75%减少到9.4%,相对减少了 87.47%,定子磁链轨迹更近似圆形轨迹且脉动也得到有效抑制,逆变器开关频率近似恒定的同时,系统对参数变化和外部干扰表现出较强的鲁棒性。
杨勇[9]2006年在《基于DSP的SVPWM矢量控制变频调速系统的研究》文中研究表明近年来，随着新一代电力电子器件和微处器的推出，以及精确的电机模型和各种先进的控制策略的提出，极大的促进了电机控制的发展，使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制器的实现成为可能。 矢量控制是在电机统一理论、机电能量转换和坐标理论的基础上发展起来的，具有他先进性、新颖性和实用性的特点。矢量控制的思想就是将异步电动机模拟成直流电动机来控制，通过坐标变换，将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现磁通和转矩的解耦控制，达到直流电机的控制效果。 论文基于DSP技术的高度发展，选用了TI公司的TMS320F240为主要的处理器，开发了基于矢量控制的变频调速系统。文中对变频系统的主电路、智能功率模块IPM以及电流、电压、转速的检测都作了详细的介绍。 电压空间矢量PWM技术(SVPWM)将逆变器和电动机视为一体，由之控制的变频器具有输出转矩脉动量低、直流利用率高、开关损耗小、高速调速性能好等优点，适用于高性能电机调速控制系统。本文对基于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)技术的感应电机变频策略从控制理论、数学模型、仿真和实验等方面进行了较为系统和全面的研究。最后实现了基于数字信号(DSP)转子磁场定向矢量控制系统，实验结果表明该控制系统有很好的动态和静态性能。
李强[10]2007年在《基于DSP的叁相异步电动机控制系统研究》文中认为随着新一代电力电子器件和微处理器的推出及各种先进的控制策略的提出,极大的促进了交流电机调速控制系统的发展,使得精度高、调速范围宽、控制性能好的电机控制器的实现成为可能。矢量控制是基于电机理论、机电能量转换原理及坐标变换理论的基础上发展起来的,它的控制思想就是将异步电机转换成直流电动机来进行控制。即通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,达到直流电机的控制效果甚至更优。因此,矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中。首先在异步电动机数学模型的基础上,介绍了矢量控制理论及其解耦原理。将异步电动机叁相静止坐标系下的数学模型变换到两相旋转坐标系下,再利用转子磁场定向技术,使得定子绕组电流的磁场分量和转矩分量得到解耦,从而实现异步电机的调速。结合电流模型给出了矢量控制系统结构框图,为构建SVPWM矢量控制系统提供了理论依据。并根据电压空间矢量脉宽调制工作原理,设计出了一种SVPWM的软件实现方法。针对异步电机非线性、强耦合和参数时变及系统要求快速响应的特点,设计的矢量控制系统的电流控制器采用模糊自整定PI控制算法,速度控制器采用模糊因子自调整算法构成双闭环智能控制系统来对电机进行有效的调速控制。然后,应用矢量控制的原理,以TI公司数字信号处理器TMS320F2407A为系统的控制核心,以SKBPC3512为整流器,以叁菱公司的PM25RLA120智能功率模块为逆变器,采用空间电压矢量脉宽调制技术,设计了数字化脉宽调制调速系统,构建了一个基于DSP的异步电动机矢量控制系统。论文详细设计了系统的主电路、控制电路及保护电路等,采取有效而必要的措施提高系统的抗干扰能力,采用模块化方法设计软件,便于程序的修改与移植,实现了SVPWM矢量控制策略,最后对该系统的软硬件进行了调试。实验结果表明了软硬件设计合理性和实用性。最后,利用MATLAB中的SIMULINK模块对控制算法进行了仿真研究,从仿真结果可以看出,本文的控制策略设计简单,满足了系统转矩响应的快速性和速度控制精度的要求,对转子参数的扰动具有较好的鲁棒性,使得系统的动静态性能良好,满足工程要求。
参考文献：
[1]. 智能控制在交流调速系统中的应用研究[D]. 赵书云. 昆明理工大学. 2005
[2]. 模糊控制在异步电动机变频调速系统中的应用研究[D]. 高芳. 西安科技大学. 2012
[3]. 飞轮储能系统的智能控制研究[D]. 赵冰. 东华大学. 2008
[4]. 某火箭炮交流伺服系统的自适应控制研究[D]. 顾青. 南京理工大学. 2008
[5]. 永磁同步电机调速系统控制策略研究[D]. 卢达. 浙江大学. 2013
[6]. 等效扰动前馈非线性解耦方法在交流调速中的应用研究[D]. 马鑫. 西安工程大学. 2013
[7]. 基于参数辨识及补偿控制的异步电动机智能控制技术研究[D]. 徐小增. 华中科技大学. 2005
[8]. 基于滑模控制的异步电机直接转矩控制技术研究[D]. 梅卫国. 昆明理工大学. 2017
[9]. 基于DSP的SVPWM矢量控制变频调速系统的研究[D]. 杨勇. 贵州大学. 2006
[10]. 基于DSP的叁相异步电动机控制系统研究[D]. 李强. 湖南科技大学. 2007
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