基于擾動觀測技術(shù)的永磁同步電機調(diào)速控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著電力電子技術(shù)、交流調(diào)速控制及其現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展,交流調(diào)速系統(tǒng)代替直流調(diào)速系統(tǒng)已是大勢所趨。永磁同步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩脈動小、轉(zhuǎn)動慣量小、調(diào)速范圍寬、動態(tài)性能好,控制精度高等優(yōu)點,在交流調(diào)速控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。然而,永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)又是一個非線性、強耦合、多變量的復(fù)雜系統(tǒng),加上外界環(huán)境中擾動造成的影響,選擇控制策略的優(yōu)劣直接會影響到電機的控制性能,因而,針對永磁同步電機的控制算法的研究,國內(nèi)外學(xué)者和工程師們給予了越來

2、越多的關(guān)注。
  本文以提高永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的擾動抑制性能為目標(biāo),針對面貼式永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾問題,致力于研究基于擾動觀測技術(shù)的主動抗干擾的控制方法,以提高調(diào)速系統(tǒng)的抗擾動性能?;趯τ来磐诫姍C調(diào)速系統(tǒng)的研究分析基礎(chǔ)上,主要進行了以下幾方面的研究:
  (1)本文首先介紹永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)控制策略研究現(xiàn)狀,簡單的分析了當(dāng)前國內(nèi)外電機調(diào)速控制中幾種常用的控制算法。接著,在分析永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研究

3、了永磁同步電機矢量控制方案。在介紹了擾動觀測器的基本原理和設(shè)計方法以后,設(shè)計了擾動觀測器,選擇工程上認為較為復(fù)雜的正弦波信號、方波信號作為擾動對其進行研究分析。仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計的擾動觀測器觀測性能優(yōu)異。
  (2)針對永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)中的非線性、強耦合、多干擾的問題,提出了一種不依賴于準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型的擾動觀測技術(shù)控制方法。首先將系統(tǒng)的內(nèi)擾(參數(shù)攝動、模型不匹配等)和系統(tǒng)外擾(負載轉(zhuǎn)矩變化等)一起看成系統(tǒng)的總干擾。然后通過

4、擾動觀測器對系統(tǒng)的總擾動進行估計,在通過前饋補償?shù)姆绞竭M行消除擾動的影響。在實際工業(yè)控制中,考慮到電機負載轉(zhuǎn)動慣量變化較大的問題,提出一種基于慣量辨識的擾動觀測技術(shù),用來提高控制性能。仿真結(jié)果驗證了該控制方法的有效性。
  (3)盡管擾動觀測器能夠?qū)ο到y(tǒng)的名義模型與實際模型的輸出差異,以及外部干擾激勵、內(nèi)部干擾等造成的擾動進行有效地抑制。然而,現(xiàn)有的擾動觀測器控制系統(tǒng)的量測噪聲的抑制效果并不理想,甚至很多研究工作都是假設(shè)傳感器的量

5、測噪聲對閉環(huán)系統(tǒng)的影響忽略不計。本文在已有的擾動觀測器控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,通過增加對系統(tǒng)輸出反饋信號的補償,改進了擾動觀測器的控制結(jié)構(gòu)。當(dāng)存在外部干擾、傳感器的量測噪聲時,實現(xiàn)對控制器及系統(tǒng)輸出反饋及時補償。仿真結(jié)果表明,改進型的擾動觀測器能有效地提高抑制傳感器的量測噪聲的能力。
  (4)時延無可避免的存在于永磁同步電機系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)中,時延的存在會引起相位延遲,降低閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于史密斯預(yù)估器可以有效地消除時延的影響,本文將史

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