交流電機調速系統(tǒng)魯棒控制和魯棒觀測方法研究.pdf

1、交流電機調速系統(tǒng)在多種工業(yè)驅動場合中已得到廣泛應用，無速度傳感器控制成為現(xiàn)代交流傳動控制技術的一個重要研究方向。然而交流電機是一個多變量耦合的非線性系統(tǒng)，并且受電機參數(shù)變化、負載擾動等不確定性的影響較大。因此，如何提高交流電機調速系統(tǒng)的魯棒性能成為了當前交流傳動研究領域的熱點問題，其主要解決途徑是新型控制策略和無速度傳感器方法的實現(xiàn)。本文主要圍繞矢量控制系統(tǒng)中基于內?？刂频聂敯粲^測器和基于H∞的魯棒控制器進行深入研究。具體研究工作包括以

2、下幾個方面：
　　針對矢量變換后感應電機數(shù)學模型中存在的d軸和q軸之間交叉電勢的耦合作用，基于內?？刂圃恚岢隽艘环N感應電機二自由度內?？刂撇呗?。建立了感應電機的數(shù)學模型，研究了二自由度內?？刂频目刂茩C理，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析，最后使用所提方法進行了內?？刂破鞯慕Y構設計和參數(shù)計算。該方法對模型精度要求低、解耦效果好、魯棒性強。同時，采用二自由度內模控制結構可以同時調節(jié)系統(tǒng)的跟隨性能、抗干擾性能，使兩者的性能均獲得優(yōu)化。仿真

3、結果驗證了該方法的有效性。
　　內?？刂萍旱玫綇V泛關注，其結構簡單、易于實現(xiàn)。其控制性能直接關系到濾波器的時間常數(shù)，從而影響了其在電機驅動系統(tǒng)中的應用。本文提出了一種基于免疫算法的感應電機二自由度內模控制策略的新方法，在免疫應答系統(tǒng)的基礎上，對免疫算法進行了研究，并對算法的實現(xiàn)進行了分析。引入內模控制器的二自由度免疫算法，濾波時間常數(shù)在線調整充分利用免疫算法的自適應實現(xiàn)。仿真和實驗結果驗證了采用免疫算法的感應電機二自由度內?？刂撇?/p>

4、略的有效性。
　　提出了一種基于魯棒H∞觀測器的永磁同步電機轉速估計方法。建立永磁同步電機的非線性數(shù)學模型，以交軸電流iq作為輸入信號設計了狀態(tài)反饋控制器，通過求解Riccat i方程得到觀測器的反饋控制律，確保魯棒H∞觀測器對目標實際狀態(tài)的良好跟蹤。將該算法在永磁同步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實驗平臺上進行驗證,所得估計轉速在全轉速范圍內具有良好地跟蹤性能。系統(tǒng)狀態(tài)突變或負載擾動時，擾動抑制效果良好，并對電機參數(shù)變化具有較強的

5、魯棒性。
　　本文采用H∞速度觀測器取代機械傳感器，實現(xiàn)了對永磁同步電機的速度估計，但其觀測性能與權系數(shù)的選取有直接關系，限制了其在高性能變頻調速系統(tǒng)中的應用。本文提出了一種基于粒子群優(yōu)化算法的永磁同步電機H∞速度觀測器，將粒子群算法引入到H∞魯棒觀測器之中，并分析了該算法的實現(xiàn)方式，該方法充分利用了粒子群算法的記憶性對觀測器進行參數(shù)整定和優(yōu)化。仿真結果證明：基于粒子群優(yōu)化算法的永磁同步電H∞機速度觀測器進一步提高了PMSM無速度