開關(guān)磁阻電動機(jī)非線性控制的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、該論文旨在開展SR電動機(jī)非線性控制方法的理論和實(shí)驗(yàn)研究,解決SR電動機(jī)應(yīng)用于高性能驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)踐過程中所遇到的相關(guān)理論和技術(shù)問題.論文在明確SR電動機(jī)非線性控制技術(shù)研究的理論意義和實(shí)用價(jià)值,把握SR電動機(jī)控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的基礎(chǔ)上,圍繞SR電動機(jī)轉(zhuǎn)矩分配控制策略、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制方法和考慮轉(zhuǎn)矩模型未建模動態(tài)的魯棒控制方法三大問題展開論述.論文首先對各種控制策略或方法進(jìn)行了細(xì)致的理論分析工作,其次,詳細(xì)介紹作者進(jìn)行SR電動機(jī)控制

2、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的有關(guān)情況.1.轉(zhuǎn)矩分配控制策略全面分析了目前轉(zhuǎn)矩分配控制策略研究的現(xiàn)狀和存在的不足;剖析了轉(zhuǎn)矩分配策略的瞬時轉(zhuǎn)矩控制本質(zhì),結(jié)合采用轉(zhuǎn)矩分配策略的SR電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng),闡述了轉(zhuǎn)矩分配策略的基本原理;分析了基于轉(zhuǎn)矩分配策略的SR電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩跟蹤誤差的來源,指出了電磁轉(zhuǎn)矩容限、相電壓限、電流環(huán)或磁鏈環(huán)的瞬態(tài)特性是基于轉(zhuǎn)矩分配控制策略的控制系統(tǒng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩跟蹤誤差的三大原因,探討了減小轉(zhuǎn)矩跟蹤誤差的途徑和方法;提出了面向轉(zhuǎn)矩誤差最

3、小和改進(jìn)的面向相電壓需求最小兩種轉(zhuǎn)矩分配策略,給出了兩種控制策略對應(yīng)的磁鏈波形的優(yōu)化算法;采用計(jì)算機(jī)輔助分析方法,對提出的兩種轉(zhuǎn)矩分配控制策略進(jìn)行了比較.2.魯棒控制建立了SR電動機(jī)的不確定非線性轉(zhuǎn)矩模型,其名義模型為一包含B-樣條基函數(shù)和Fourious級數(shù)的非線性函數(shù),它反映了SR電動機(jī)靜態(tài)矩角特性的周期性、反對稱性、單調(diào)性(關(guān)于相電流)等重要特性;給出了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩不確定性模型中參數(shù)和未建模動態(tài)的最小二乘估計(jì)方法;設(shè)計(jì)了直接驅(qū)動機(jī)械手

4、用SR電動機(jī)的魯棒控制器,理論上證明了該控制器即使在未建模動態(tài)存在(靜態(tài)轉(zhuǎn)矩模型中存在的未建模動態(tài))的情況下仍然收斂的特性.借助控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真工具,建立了包含電流環(huán)瞬態(tài)特性在內(nèi)的計(jì)算機(jī)仿真分析模型.通過數(shù)值計(jì)算,得到了一系列仿真結(jié)果,如轉(zhuǎn)子位置響應(yīng)曲線、轉(zhuǎn)矩分配波形、電流波形、魯棒輔助控制輸入波形等,它們即驗(yàn)證了理論分析的相關(guān)結(jié)論(如穩(wěn)定性結(jié)論),又為實(shí)際控制系統(tǒng)的構(gòu)建提供了有益的指導(dǎo).3.自適應(yīng)反饋線性化控制針對目前SR電動機(jī)反饋

5、線性化控制算法中存在的奇異現(xiàn)象,提出了克服該奇異現(xiàn)象的新策略;針對反饋線性化控制對模型精確程度依賴較大的缺陷,將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)非線性控制理論引入到SR電動機(jī)的控制中,研究了對SR電動機(jī)非線性模型進(jìn)行辨識的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、離線訓(xùn)練和權(quán)值自適應(yīng)在線算法等問題,并對所提出的控制算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真.4.實(shí)驗(yàn)研究對實(shí)驗(yàn)中使用的SR電動機(jī)的磁鏈特性和轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行了實(shí)際測量,完成了磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型中相關(guān)參數(shù)的辨識;建立了SR電動機(jī)控制系