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文檔簡介
1、在早期階段,直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而,從60年代后期開始,交流電動機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機(jī),交流傳動變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(lǐng)域的重要組成部分,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合,成為研究的重要領(lǐng)域。然而,永磁同步電動機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動脈動,而對于這些應(yīng)用場合,轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此,對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用,必須考
2、慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機(jī)傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機(jī)性能的影響,以永磁同步電機(jī)為例,圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機(jī)的控制性能,借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺,對永磁同步電動機(jī)的磁場定向控制,參數(shù)辨識,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,抑制轉(zhuǎn)矩脈動,提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā),對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對不同情況
3、,通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng),提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下: 1、基于定子磁鏈方程,建立了永磁同步電動機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換,得出在靜止兩相(α—β)坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相(d—q)坐標(biāo)系下永磁同步電動機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理,介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析,推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
4、 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理,設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng),考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性,對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識進(jìn)行了研究,以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,對控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證,仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能,經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù),因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對永磁
5、同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案,同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動辨識的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法,并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比,以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng),具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化,需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識
6、。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速,采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識,該方法不需要觀測的磁鏈信號,消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng),對電機(jī)參數(shù)辨識以后,仍然是非線性方程,為了對電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),得到電機(jī)的參數(shù)辨識值,本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),對以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺,通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾
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