交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)魯棒控制和魯棒觀測(cè)方法研究.pdf

1、交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在多種工業(yè)驅(qū)動(dòng)場合中已得到廣泛應(yīng)用，無速度傳感器控制成為現(xiàn)代交流傳動(dòng)控制技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。然而交流電機(jī)是一個(gè)多變量耦合的非線性系統(tǒng)，并且受電機(jī)參數(shù)變化、負(fù)載擾動(dòng)等不確定性的影響較大。因此，如何提高交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的魯棒性能成為了當(dāng)前交流傳動(dòng)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。本文主要圍繞矢量控制系統(tǒng)中基于內(nèi)模控制的魯棒觀測(cè)器和基于H∞的魯棒控制器進(jìn)行深入研究。具體研究工作包括以

2、下幾個(gè)方面：
　　針對(duì)矢量變換后感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型中存在的d軸和q軸之間交叉電勢(shì)的耦合作用，基于內(nèi)?？刂圃?，提出了一種感應(yīng)電機(jī)二自由度內(nèi)?？刂撇呗?。建立了感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，研究了二自由度內(nèi)?？刂频目刂茩C(jī)理，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，最后使用所提方法進(jìn)行了內(nèi)?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。該方法對(duì)模型精度要求低、解耦效果好、魯棒性強(qiáng)。同時(shí)，采用二自由度內(nèi)模控制結(jié)構(gòu)可以同時(shí)調(diào)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(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　內(nèi)?？刂萍旱玫綇V泛關(guān)注，其結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。其控制性能直接關(guān)系到濾波器的時(shí)間常數(shù)，從而影響了其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文提出了一種基于免疫算法的感應(yīng)電機(jī)二自由度內(nèi)?？刂撇呗缘男路椒ǎ诿庖邞?yīng)答系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)免疫算法進(jìn)行了研究，并對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。引入內(nèi)?？刂破鞯亩杂啥让庖咚惴?，濾波時(shí)間常數(shù)在線調(diào)整充分利用免疫算法的自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了采用免疫算法的感應(yīng)電機(jī)二自由度內(nèi)?？刂撇?/p>

4、略的有效性。
　　提出了一種基于魯棒H∞觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法。建立永磁同步電機(jī)的非線性數(shù)學(xué)模型，以交軸電流iq作為輸入信號(hào)設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器，通過求解Riccat i方程得到觀測(cè)器的反饋控制律，確保魯棒H∞觀測(cè)器對(duì)目標(biāo)實(shí)際狀態(tài)的良好跟蹤。將該算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證,所得估計(jì)轉(zhuǎn)速在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有良好地跟蹤性能。系統(tǒng)狀態(tài)突變或負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)抑制效果良好，并對(duì)電機(jī)參數(shù)變化具有較強(qiáng)的

5、魯棒性。
　　本文采用H∞速度觀測(cè)器取代機(jī)械傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)永磁同步電機(jī)的速度估計(jì)，但其觀測(cè)性能與權(quán)系數(shù)的選取有直接關(guān)系，限制了其在高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)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(jī)H∞速度觀測(cè)器，將粒子群算法引入到H∞魯棒觀測(cè)器之中，并分析了該算法的實(shí)現(xiàn)方式，該方法充分利用了粒子群算法的記憶性對(duì)觀測(cè)器進(jìn)行參數(shù)整定和優(yōu)化。仿真結(jié)果證明：基于粒子群優(yōu)化算法的永磁同步電H∞機(jī)速度觀測(cè)器進(jìn)一步提高了PMSM無速度