閉環(huán)控制的變壓異步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析【開題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告電氣工程與電氣工程與自動(dòng)化自動(dòng)化閉環(huán)控制的變壓異步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析閉環(huán)控制的變壓異步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析一、選題的背景與意義變壓調(diào)速是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中比較簡(jiǎn)便，使用廣泛的一種。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，相比起變頻調(diào)速，技術(shù)更加完善和成熟。而變壓調(diào)速中的控制器，大多采用PID控制器。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象

2、的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。但傳統(tǒng)的PID控制器參數(shù)調(diào)整大多數(shù)采用人工經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)試湊方式。這些方法可使系統(tǒng)性能有所改善，但有的不能在全局范圍內(nèi)達(dá)到最優(yōu)，有的設(shè)計(jì)過(guò)于理論化，不適合工程應(yīng)用。粒子

3、群優(yōu)化(PSO)算法是一種隨機(jī)搜索全局優(yōu)化新方法。將PSO算法應(yīng)用于PID控制參數(shù)的尋優(yōu)，解決電機(jī)控制系統(tǒng)中PID參數(shù)優(yōu)化。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：1.尋找異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，掌握它的變壓調(diào)速原理2.在異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制中引入PID控制，觀察PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響3.研究PSO算法，掌握PSO算法是如何尋找最優(yōu)參數(shù)的4.利用PSO算法來(lái)尋找PID控制中的最優(yōu)參數(shù)，分析記錄下結(jié)果，并與傳統(tǒng)的PID控制進(jìn)行比較，總結(jié)P

4、SOPID方法的優(yōu)點(diǎn)5.考慮改進(jìn)PSO算法的可能性，進(jìn)一步與原閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行比較，最大可能的完善電機(jī)的性能。三、研究的方法與技術(shù)路線：1.異步電動(dòng)機(jī)的變壓閉環(huán)控制異步電動(dòng)機(jī)的變壓閉環(huán)控制1.1異步電動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)改變電壓時(shí)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路如圖1所示壓的機(jī)械特性如圖3所示。圖3高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性1.2閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖各類控制器，如P

5、ID，ASR等異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，將速度轉(zhuǎn)化為電壓Un（s）Un（s）圖4異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程是由一組非線性微分方程描述的，要用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能的。所以，要用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的微分線性化方法求出一個(gè)近似的傳遞函數(shù)。這個(gè)近似的傳遞函數(shù)為（4）式中，KMA—異步電動(dòng)機(jī)的傳遞系數(shù)，錯(cuò)誤錯(cuò)誤!未找到引用源。未找到引用源。Tm—異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，1.31.3異步電機(jī)