田启岩[1]2016年在《地下连续墙双轮铣槽机电液控制系统关键技术研究》文中认为地下连续墙技术以其优越的性能成为城市建设开发的一个重要领域,是一种使用价值很高的施工技术。双轮铣槽机是目前针对地下连续墙工法最先进的施工设备,为适应于坚硬地层、在岩石中构筑大深度地下连续墙的需要而开发的一种成槽设备。在地下连续墙施工中,双轮铣槽机穿越地层深度跨度广,铣削深度变化大,地质条件异常复杂,对双轮铣槽机电液控制系统性能提出了高要求。但目前我国双轮铣槽机项目仍处于起步阶段,双轮铣槽机高精度、高响应电液控制系统的研究和开发相对滞后,而国外垄断企业均将双轮铣槽机的研究成果列为重点保密技术。本文针对地下连续墙施工对双轮铣槽机电液控制系统的特殊需求,通过原理设计、理论建模、仿真分析和实验研究相结合的方法展开研究,具体内容如下:第一章,介绍了地下连续墙施工工法的发展概况及双轮铣槽机的工作原理和国内外的发展历史和现状,在阐述了双轮铣槽机进给系统和铣削系统相关技术研究现状的基础上,分析了双轮铣槽机电液控制系统的特殊性,指出了本课题研究的必要性和创新性,对进给液压系统结构原理、进给压力控制策略、铣削系统压力补偿及泵控铣轮调速控制等几方面进行了综述,提出了本课题的主要研究内容。第二章,针对地下连续墙施工对双轮铣槽机进给系统的特殊性能要求和施工动作需要,提出了一种基于伺服比例阀控液压马达的新型进给液压系统方案,建立了该进给系统的筒化数学模型,指出由于岩石或土壤复杂的负载特性,进给速度与地质条件、铣削转速等存在耦合关系,且其动态特性复杂,数学模型未知,因此本文将模糊控制引入到多扰动系统中,提出针对双轮铣槽机设备设计的自适应模糊积分滑模(AFISMC)控制算法,结合进给系统的动态数学模型,将其成功应用于进给压力控制系统,在MATLAB/Simulink-AMESim联合仿真平台上验证了 AFISMC控制算法的性能。第叁章,对双轮铣槽机进给压力控制系统进行了液压模拟实验研究,由于现场实验需要承担巨大的经济代价和难以估量的技术安全风险,搭建双轮铣槽机液压模拟实验台成为开展双轮铣槽机电液控制技术研究的基础。采用与双轮铣实际进给系统1:1的比例,可精确复现实际系统,确保相关实验结果可以切实有效的反映实际双轮铣槽机进给系统,在所搭建的实验平台上对AFISMC进给压力控制策略进行实验研究并对实验结果进行量化分析,实验表明AFISMC进给压力控制器具有良好的动态性能,可以有效抑制外部扰动。第四章,设计了大深度泥浆环境下铣轮动力传动系统的压力补偿装置,针对双轮铣槽机铣削系统工作过程中机头振动严重,泥浆压力波动剧烈,且铣轮减速箱封闭容腔内部体积较小的特性,创新性地设计了基于气体阻尼元件的压力补偿器,详细阐述了该压力补偿器的工作原理和具体结构,并建立了其压力传递的静、动态数学模型,采用线性化方法对其动态特性进行深入分析和合理简化,优化压力补偿器结构设计参数,通过仿真对比,验证了气体阻尼元件对压力补偿器在降低脉动、吸收冲击、平滑补偿压力方面的有效性,并分析了主要设计参数对其压力补偿性能的影响。第五章,采用开式变量泵远程控制铣削液压马达调速,针对双轮铣槽机铣削系统调速控制中铣轮受力状态复杂、负载特性未知的特点,针对性的设计了 AFISMC控制策略,将自适应控制的参数自整定特性、滑模控制的鲁棒性以及模糊系统不依赖数学模型的特性结合起来。通过自适应模糊系统对被控对象中的未知模型进行有效逼近,为消除自适应模糊系统的逼近误差,采用积分滑模理论通过前馈和反馈机构补偿模糊系统的逼近误差。自适应不仅面向模糊控制器本身,而且面向积分滑模控制器的参数。通过自适应规律,在线实时调整模糊系统输出模糊集合和积分滑模控制的切换增益,采用共同Lyapunov函数法证明整个闭环控制系统,包括自适应模糊推理系统、积分滑模控制器和被控对象的稳定性。通过仿真分析和实验对比,验证了 AFISMC算法控制铣削系统调速的性能。第六章,设计了基于泵控变量马达的新型铣削系统液压方案,解决双轮铣槽机铣削系统液压长管道、大控制容腔所造成的液压动力传递响应滞后,影响铣削系统调速动态性能的问题。设计了基于干扰观测器的多输入多输出非线性控制策略,协同控制铣削系统供油压力与铣削转速,利用干扰观测器对系统中存在的未知干扰进行估计,并将干扰观测值用于前馈控制,进一步引入滑模控制项抑制干扰观测误差,提高系统的鲁棒性,采用Lyapunov理论证明了该系统的稳定性。通过仿真分析,验证了该系统的可行性与优越性。第七章,总结了全文的主要研究工作,阐述了研究结论与创新点,并为课题的后续研究提出了建议和展望。
张春燕[2]2008年在《永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究》文中研究说明随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入。永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。本文的研究方向是基于矢量控制的永磁同步电动机的自适应模糊控制。文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,永磁同步电动机调速系统的各种控制策略,d - q坐标系下永磁同步电动机的数学模型,然后建立了永磁同步电机的矢量控制系统。当采用传统的PI控制器时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时,PI参数需要重新整定。模糊控制具有不依赖于对象的数学模型、鲁棒性强的优点,能够很好地克服系统中模型参数变化和非线性等不确定因素,从而实现系统的高品质控制。本文将模糊控制与传统PI控制器相结合应用于永磁同步电动机调速控制系统中,设计了基于模糊自适应PI控制器的永磁同步电机矢量控制系统,用MATLABSIMULINK进行了仿真,仿真结果表明,这种复合的模糊自适应PI控制器较单一的传统PI控制器能够获得较好的控制效果。针对永磁同步电动机调速系统中的不确定因素,本文采用一种间接型自适应模糊控制器。间接自适应模糊控制器利用模糊系统的万能逼近特性,通过在线调整自适应参数确保永磁同步电机的输出渐近收敛于给定的参考信号。通过理论研究和仿真研究证实,当永磁同步电动机的参数或负载发生突变时,系统响应仍可以很好的跟踪参考信号,具有良好的动态性能。
高芳[3]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》文中进行了进一步梳理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。
周丽娜[4]2010年在《永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析》文中认为永磁同步电机(PMSM)因其体积小、磁密度高、可靠性好以及对环境适应性强等诸多优点,被广泛应用于工农业生产和航空航天等领域。而伴随着这些领域的不断发展,更高的调速精度、更大的调速范围以及更快的响应速度成为永磁同步电机调速系统的迫切要求。本文在总结PMSM速度控制系统发展概况的基础上,介绍了PMSM的dq0轴系数学模型的建立过程,并在此模型基础上进行PMSM自适应模糊控制的研究。PMSM是一种多变量、强非线性、高耦合性的时变被控对象。本文首先介绍PMSM在dq0轴系下的数学模型,分析矢量控制策略,并选择了id=0控制策略以.实现系统的解耦。然后采用传统PI控制的方法对它的转速系统进行控制,其设计参数少,便于工程实现；考虑到PMSM在实际运行中的负载转矩和电阻等参数不确定性,本文设计了自适应模糊PI控制器,对系统的不确定性起到了很好的抑制效果。随着自适应控制领域的推广和发展,基于神经网络的自适应模糊系统成为最近十多年才兴起的一个热门研究课题,且已经证明模糊神经网络在确定条件下能够任意逼近大范围的非线性函数。本文应用模糊神经网络的理论知识设计了自构模糊神经网络控制器,该控制器兼有模糊控制器和神经网络的优点加上使用了切换策略计算输出层误差项,运用在PMSM的调速系统中,得到了很好的控制效果。在论文的最后,对全文的工作做了总结,并对PMSM速度控制系统的研究工作进行了展望。
贾涛[5]2004年在《智能化感应电机变频调速系统的研究》文中认为本论文结合湖南省自然科学基金项目“高性能智能化感应电机变频调速系统研究”，开发出基于DSP的全数字感应电机控制实验平台，并给出了该系统的软硬件设计方案。平台的上位机为工控机，下位机为DSP控制板以及变频器主电路，通过在DSP中编写汇编程序实现电机的控制方法。在实际使用中，上位机一方面可以实时查看波形，了解电机的运行状况，另外一方面，上位机还可以对下位机进行启动、停止和变量修改等控制，最后系统发出PWM波对感应电机进行控制。在该平台上能方便的利用程序实现各种高性能的电机控制算法，本文在该平台上进行感应电机矢量控制的实验研究。在理论方面，本文提出了一种基于自适应磁通观测器的无速度传感器感应电机的矢量控制方法，该方法简单易行、转速估计较准确，速度跟随性能较好。然而由于感应电机数学模型复杂，具有非线性、时变、耦合等特点，仿真结果表明使用PID速度控制器的系统性能不能满足要求，受参数变化和外部扰动影响严重。因此，本文将模糊控制引入其中，提出了一种基于自适应模糊控制器的无速度传感器感应电机矢量控制系统，其中用自适应模糊控制器来代替传统的PID控制器，此控制器根据外界条件动态调整解模糊因子，从而具有较好的自适应性。通过与使用传统PID控制器的无速度矢量控制系统进行仿真比较，结果表明使用自适应模糊控制器的系统具有更好的动态性能，控制器的收敛速度快、静差小，系统在遇到参数发生变化和外部不确定性因素影响时鲁棒性、抗扰动性有明显的提高。
佘致廷[6]2010年在《感应电机无速度传感器DTC参数辨识与控制方法的研究》文中研究指明近年来随着智能控制理论、微处理器技术、电力电子器件以及电机调速控制理论的不断发展,感应电机调速系统正朝着高性能和智能化的方向发展。其中感应电机无速度传感器直接转矩控带(?)(Direct Torque Control,简称DTC)调速系统已发展成为目前感应电机调速系统中最有发展前途的高性能调速系统。DTC是继矢量控制出现以后发展起来的电机高性能调速控制方式,它以其新颖的控制思想、系统结构简单、转矩控制直接、速度观测能有效提高系统的冗余、鲁棒性强、动态性能好等优良性能受到人们的广泛重视,己成为感应电机调速领域的研究热点。但目前感应电机无速度传感器DTC系统中仍有一些关键技术,如电机低速时电机定子磁链辨识困难和转矩脉动增大以及运行中电机参数受环境变化影响电机调速性能等问题有待解决。为此,本文以感应电机无速度传感器DTC系统中定子磁链、定子电阻、电机速度等重要参数的辨识方法和磁链与转矩的控制策略展开理论与实践研究。在DTC辨识定子磁链参数的研究方面,为了克服传统DTC系统积分累积误差问题,本文在对传统的基于低通滤波器的定子磁链开环辨识方法进行原理分析的基础上,研究了基于均值补偿的定子磁链开环辨识方法,研究结果证明该方法能有效地消去积分器直流偏置的积分累积误差。但开环辨识器不具有消去误差的自适应能力,为此,本文通过将均值补偿算法引入定子磁链参数闭环辨识器,提出了一种新型基于PI校正的定子磁链闭环辨识器。仿真与实验研究表明,这种定子磁链闭环辨识方法,不仅保留了均值补偿算法有效解决积分器的累积误差问题的优点,而且该定子磁链闭环辨识器对不确定干扰有一定的校正能力,改善了定子磁链参数辨识精度。在DTC辨识定子电阻参数的研究方面,由于定子磁链、速度和转矩等主要参数的辨识,依赖于控制对象电机模型的定子电阻参数,而DTC系统的定子电阻受环境温度等因素影响发生变化时,使得感应电机DTC控制性能会随之下降,尤其低速时更为明显。为了解决DTC系统定子电阻参数变化影响电机控制性能等问题,本文采用模糊逻辑理论研究了定子电阻变化与定子电流误差之间的关系,并提出了一种基于定子电流误差的模糊逻辑定子电阻参数辨识器。研究结果表明：这种新型定子电阻参数辨识器不仅具有算法简单、实时性好、鲁棒性强等优点,还有效地改善了电机定子磁链和速度等参数的辨识精度和提高了DTC系统的速度和转矩的动静态控制性能。感应电机无速度传感器DTC调速系统已成为高性能调速领域的热点研究课题。但速度观测存在算法复杂、低速精度受定子电阻变化影响严重等问题。近年来,在实现高性能感应电机无速度传感器DTC系统运行的研究中,人们广泛运用MRAS理论解决具有时变非线性特性的电机控制问题。在DTC速度参数观测的研究方面,本文在分析多种速度观测方法的基础上,运用MRAS理论提出了一种DTC交互式MRAS速度观测器。这种交互式MRAS速度观测方法,通过采用电机电压模型作为参考模型和电机电流模型作为可调模型构建了MRAS速度观测器,并将参考模型和可调模型进行实时互换的方法,在实现速度观测的同时在线辨识了定子电阻参数。仿真和实验结果表明：这种运用稳定性理论的交互式MRAS速度观测新方法,由于消去了定子电阻变化的影响,获得了稳定的、高性能的速度观测,改善了感应电机DTC系统低速时的动静态调速性能。传统的感应电机DTC系统采用磁链与转矩滞环式控制,在3600空间中仅用六个基本的电压空间矢量对电机磁链与转矩直接控制,因而存在固有转矩、磁链、电流脉动大和开关频率不固定等问题。针对传统控制方法存在开关频率不固定等问题,本文研究了细分的十二电压空间矢量的DTC-SVM控制方案。该方案将六个基本电压空间矢量增加到十二个并在SVM中合成任意大小和方向的控制电压矢量,使得DTC系统对定子磁链与转矩的控制更精细,有效地降低低速时的转矩脉动。为了进一步改善DTC系统磁链与转矩控制特性,本文将模糊PI自校正控制算法引入到磁链与转矩的调节控制环节。这种模糊PI自校正调节器,将磁链与转矩的误差和误差变化率作为模糊逻辑控制器的输入,由模糊逻辑规则实时在线调整PI调节器的控制参数,从而获得优良的磁链与转矩控制性能。仿真与实验研究表明：这种基于磁链与转矩模糊PI自校正控制的DTC-SVM控制方案,不仅提高了系统的鲁棒性和不同控制对象的适应性,而且保证了DTC系统具有良好的磁链与转矩跟踪控制动态品质,并使转矩脉动与电磁噪声得到了较好抑制。在Matlab7.8／Simulink仿真编程环境下,本文建立了传统的感应电机DTC系统仿真模型和改进的感应电机无速度传感器DTC系统仿真模型,并对这两种仿真模型进行了仿真研究。仿真研究结果验证了本文所提出的DTC参数辨识方法和磁链与转矩控制方法的正确性。通过采用美国Microchip公司的数字信号处理器dsPIC30F6010A和日本叁菱公司的IPM智能功率模块PM50CLA120构建了感应电机无速度传感器DTC系统,并在搭建的实验平台上进行了实验研究。在软件设计方面,本文采用C语言和汇编语言混合编程的方法,成功地完成了DSP控制软件的研制工作,实现了对感应电机的高性能控制。大量的实验研究结果证明了本文所提出的感应电机无速度传感器DTC参数辨识方法和基于磁链与转矩模糊PI自校正控制方法的有效性和正确性。
周万顺[7]2014年在《基于模糊控制的无刷直流电机速度控制系统设计》文中研究指明无刷直流电机以其较小体积，较高功率密度，结构简单，以及更好的速度调节性能等优点，在机电能量转换领域得以广泛应用。由于无刷直流电机的多变量，强耦合，非线性等特点，传统的PID控制方法对于在线寻找适合的PID参数十分困难，很难达到理想的效果。自适应控制算法对参数的分辨识别和电机状态的预估都是相对于线性模型的，而对于非线性的控制对象，很难满足控制的精确性和实时性。模糊控制不要求掌握被控对象的精确模型，但是主观的专家控制规则无法满足不同对象的控制要求。克隆选择算法可以有效的搜索到全局最优解，并避免陷入局部最优解。本文将多种控制策略相互结合，设计了基于多目标克隆选择算法优化的模糊自适应PID控制器。本文简述了无刷直流电机的组成结构和运行原理，对无刷直流电机的数学模型进行了学习，完成了对无刷直流电机的双闭环控制系统的建模。系统的外环转速调节模块利用多目标克隆选择算法优化过的模糊自适应PID控制器的，内环调节器则采用传统的PI控制器。本文提出了利用多目标克隆选择算法优化模糊控制规则，以及基于精英导向机制的模糊控制两种方法。这两种优化方法都可以提高无刷直流电机的控制性能：与常规的控制器相比，系统的响应时间得到了很好的提升，能够很快的达到稳定状态，相对于常规控制器来说具有较高的控制精度。只是多目标克隆选择算法优化模糊自适应PID控制器的控制规则，虽然能够获得控制规则整体上的最优，但无法满足决策者的偏好，而加入精英导向机制策略的控制器则能够可根据决策偏好快速有效地定向搜索Pareto最优解。在Matlab2012/Simulink中搭建了包括电机本体主回路模块、逻辑换相模块、速度环模块以及电流PI控制器模块的无刷直流电机双闭环控制的仿真模型。仿真结果表明：基于多目标克隆选择算法优化的模糊控制器，能够系统具有上升时间短，无超调，稳态误差小等优势，具有较强的鲁棒性和自适应性。
李小明[8]2011年在《轮式移动机器人调速系统的控制研究》文中研究说明机器人技术的研究水平已成为目前衡量一个国家智能化发展状况的重要方面,代表了当今计算机技术、自动化技术和系统集成技术的最新发展。随着移动机器人的迅速发展,它在工业生产和生活等众多方面发挥出越来越重要的作用,对其调速系统的控制精度也有了更高的要求。论文以MT-UROBOT轮式移动机器人为研究对象,对其调速系统的控制进行了详细的研究。论文首先介绍了国内外移动机器人的应用与发展,简单阐述了移动机器人的分类和当前移动机器人研究的热点问题；接着论文对调速系统技术发展概况进行了介绍,包括直流调速系统的原理和方式问题；然后论文介绍了移动机器人MT-UROBOT。论文以MT-UROBOT为对象分析了两轮驱动机器人的机械结构和差速调速驱动方式,并在此基础上推导了其运动学模型和动力学模型,还对几种简单的运动方式进行了数学描述。随着电力电子技术和计算机技术的发展,基于DSP的全数字智能调速系统已成为当今最主要的调速方式。论文以TMS320LF2407A为微控制器,介绍了轮式移动机器人调速系统的硬件和软件构成。包括DSP芯片TMS320LF2407A的性能特点、PWM变换器的原理、电机驱动芯片LMD18200的结构和功能、增量式光电编码器ZKX-6-50BM7及其转速和转向检测的原理方式,并对调速系统初始化子程序和几个中断子程序进行了分析研究。控制算法是移动机器人调速系统控制的关键部分,算法的优劣直接决定了调速系统性能的高低。论文以传统PID算法为基础,详细分析了其控制原理和叁个参数对调速系统控制性能的作用和影响,在此基础上设计了双闭环PID调速系统,并在MATLAB仿真环境下对其进行了仿真研究。根据仿真结果,按照调速系统的稳态和动态性能指标详细分析了其控制性能。参数整定是PID控制算法的一个重要环节,合适的参数能使系统性能达到最优,但由于实际系统存在滞后、非线性等因素影响,使得参数整定一直成为PID控制的难点。针对这一问题,论文将模糊控制策略和自适应控制引入到PID控制中。在分析了模糊控制理论的基础上完成了模糊推理系统的设计并仿真出了自适应模糊PID控制器,且将其应用到双闭环直流调速系统中。通过对仿真结果和性能指标的分析,表明论文所设计的自适应模糊PID调速系统的调速性能达到了预期目标。论文对轮式移动机器人调速系统进行的研究为移动机器人运动控制提供了一定的理论和实际基础,对其发展和应用有一定的积极意义。
李聪[9]2011年在《基于模糊自适应PI控制的无刷直流电机无级调速系统研究》文中提出无刷直流电机采用电子换相代替机械换相,既具有直流电机的良好调速性能,又具有交流电动机结构简单、运行可靠、使用寿命长、维护方便等优点,在国民经济的各个领域以及日常生活中都有广泛的应用。本文以无刷直流电机作为研究对象,根据无刷直流电机的结构及运行工作原理,详细分析了无刷直流电机的运行特性和转速调节原理,建立了无刷直流电机调速系统数学模型,深入研究了电机调速系统性能。由于对无刷直流电机调速系统的调速精度和鲁棒性要求越来越高,先进的控制算法在电机调速性能中的作用越来越重要。本文采用双闭环控制系统,外环为速度环,内环为电流环,速度环实现转速的抗干扰调节,从而使电机在稳态时无静差；电流环实现电流跟随、过流保护和抑制电压干扰。在控制策略上,针对传统PID控制对电机转速控制响应速度慢、控制精度低,以及电机调速系统负载或参数变化时很难达到预期效果等问题,提出了一种新型模糊自适应PI控制策略,既具有模糊控制的鲁棒性强、超调小、上升时间快、动态相应好的特点,又具有PID控制很好的动态跟踪品质和稳定精度的特点,以满足无刷直流电机无级调速系统的要求。随着微处理器的出现与发展,数字控制技术可使控制电路大为简化,并能提高系统的抗干扰能力、控制灵活性以及智能化程度。本文以TI公司的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812作为无级调速系统的主控芯片,以模糊自适应PI作为控制算法,以IR2136为驱动芯片设计开发了无刷直流电机的无级调速系统的试验平台。设计了主电路、功率驱动电路、电压电流采样电路、位置检测电路、换相逻辑控制及按键显示等硬件电路。在DSP软件开发环境CCS下,根据模糊自适应PI控制策略,采用C语言编写程序。系统软件由主程序和中断子程序组成,主程序包括系统初始化和变量初始化等,服务子程序完成CAP捕获、逻辑换相、A/D转换、PWM产生、过流过压保护、按键设定及液晶显示等。同时,本系统运用Matlab/Simulink对电机无级调速系统进行了建模仿真。由于电机速度闭环控制是一个非线性的时变系统,应用常规控制算法无法满足控制要求,因此,速度环采用模糊自适应PI控制,电流环采用PID控制,系统分别对传统PID控制和模糊自适应PI控制算法进行了仿真研究,并对仿真结果对比分析,结果表明该系统响应速度快,无超调,抗干扰能力强,具有较高的控制品质。最后,系统在搭建的试验平台上进行了电机无级调速系统的试验,给出了PWM及转速试验波形,实验结果表明：基于模糊自适应PI控制策略的无刷直流电机无级调速系统具有明显的优越性,响应速度快,性能可靠,具有很好的应用价值。
侯利民[10]2010年在《永磁同步电机传动系统的几类非线性控制策略研究及其调速系统的实现》文中研究指明以永磁同步电机为执行电机,采用高性能控制策略的控制系统目前已成为电气传动控制系统的一个主流发展方向。永磁同步电机是一个多变量、非线性、时变被控对象,控制系统受电机参数变化、外部负载扰动、对象未建模和非线性动态等不确定性的影响,要获得高性能的永磁同步电机控制系统,必须研究先进的控制策略以解决这些不确定性的影响。近年来,国内外学者围绕如何提高其控制系统的性能、降低成本等问题上,采用了一些先进的非线性控制策略进行了大量的研究和实践,取得了较为丰富的成果。然而对于永磁同步电机控制系统来说,单一先进的非线性方法只能针对某一类问题有效,不能普遍适用。因此,寻求有效的永磁同步电机综合非线性控制方法成为本论文的主要研究内容。论文依托国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目资助的《电气传动及控制系统节能技术的研发》(课题编号：2006AA04Z183),对永磁同步电机控制系统的速度控制、位置控制问题以及转子位置自检测问题进行了研究,立足获得具有适应性、可靠性、抗干扰能力和鲁棒性较强的高性能永磁同步电机控制系统。具体工作如下：1、针对无源控制方法使控制器设计简单和系统稳定性分析更加容易的特点,从能量角度分析永磁同步电机的控制器设计,采用互联、阻尼配置的无源性控制方法,提出了一种新颖的基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)方法的永磁同步电机无源滑模控制系统,其速度外环由滑模速度控制器实现,电流内环由无源控制器实现,利用一种滑模观测器估计速度。通过仿真验证了策略的有效性。2、为了解决滑模控制存在的抖振问题和在系统稳定性的基础上增强鲁棒性问题,提出了带速度估计的自适应模糊滑模软切换的永磁同步电机鲁棒无源控制方法。该方法利用双曲正切函数代替符号函数设计了自适应模糊滑模软切换速度控制器,实现了软切换连续控制,削弱了滑模控制存在的抖振现象,通过设计鲁棒无源电流控制器,在系统稳定性的基础上增强了鲁棒性,采用自适应滑模观测器进行速度和转子位置的估计。通过仿真验证了策略的有效性。3、为了对速度控制系统未知状态和不确定干扰项的实时作用量进行估计并实现前馈补偿,进一步提高系统的抗扰能力,提出了两种新颖的带有扩张状态观测器的永磁同步电机速度控制方法。一种方法是针对滑模变结构控制要求整个系统的摄动必须在一定范围内,而且这个范围与整体控制效果相互制约的这一问题,提出了带扩张状态观测器补偿的自适应滑模调节的永磁同步电机自抗扰-无源控制方法,其速度环采用一种自适应滑模控制器,利用扩张状态观测器观测系统的干扰,并进行前馈补偿,电流环采用了以无源控制为基础,自抗扰控制技术为辅的融合控制策略。另一种方法是从基于解耦模型控制策略的逆系统方法对变化很快的外部扰动抑制效果不理想的角度出发,借助于扩张状态观测器的优势,构建了带扩张状态观测器补偿的自适应逆系统综合控制器,有效的实现了电流与转速解耦控制。通过仿真验证了两种策略的有效性。4、针对永磁同步电机位置控制系统追求定位的快速性、准确性和无超调的目标要求,按照双环结构的理念设计了叁环位置控制系统,采用一阶系统的自抗扰控制策略构成位置外环控制器,采用自适应反步法构成速度环、电流环控制器的叁环系统,增强了系统的鲁棒性,保证了速度控制精度。针对叁环位置控制系统,通过仿真验证控制策略的有效性。5、针对全速度范围内转子位置自检测问题,提出了一种将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,进而分别设计了永磁同步电机无速度传感器的SVPWM调制的id=0矢量控制系统和最优转矩控制系统。通过设计速度切换方案,实现了速度的平稳过渡。此复合方法解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题。通过仿真验证了两种策略的有效性。6、依托国家高技术研究发展计划(863计划)资助的项目,搭建了22kW永磁同步电机id=0矢量控制调速系统的实验平台,重点对网络化的综合自动化测试单元进行了介绍。通过实验验证了系统的性能指标达到了目标要求。
参考文献：
[1]. 地下连续墙双轮铣槽机电液控制系统关键技术研究[D]. 田启岩. 浙江大学. 2016
[2]. 永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究[D]. 张春燕. 天津大学. 2008
[3]. 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
[4]. 永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析[D]. 周丽娜. 大连海事大学. 2010
[5]. 智能化感应电机变频调速系统的研究[D]. 贾涛. 湖南大学. 2004
[6]. 感应电机无速度传感器DTC参数辨识与控制方法的研究[D]. 佘致廷. 湖南大学. 2010
[7]. 基于模糊控制的无刷直流电机速度控制系统设计[D]. 周万顺. 河南科技大学. 2014
[8]. 轮式移动机器人调速系统的控制研究[D]. 李小明. 兰州交通大学. 2011
[9]. 基于模糊自适应PI控制的无刷直流电机无级调速系统研究[D]. 李聪. 南京农业大学. 2011
[10]. 永磁同步电机传动系统的几类非线性控制策略研究及其调速系统的实现[D]. 侯利民. 东北大学. 2010
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