同步電機(jī)論文永磁同步電機(jī)自適應(yīng)反步控制系統(tǒng)研究-論文網(wǎng)

1、同步電機(jī)論文|永磁同步電機(jī)自適應(yīng)反步控制系統(tǒng)研究-論文網(wǎng)    摘要：針對(duì)傳統(tǒng)線(xiàn)性控制方法控制效果不理想，在分析永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了基于Lyapunov 函數(shù)的反步控制法，并與自適應(yīng)控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)反步控制器，應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中。搭建了永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明采用該控制方法，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，證明了所述控制方法的有效性。9 e1 o' C$ P3 O# O( " e$ k' p4 K寫(xiě)手聯(lián)盟 專(zhuān)業(yè)代寫(xiě)代發(fā)表職稱(chēng)論文、專(zhuān)業(yè)論文，推薦刊物均為同時(shí)具

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3、天等。同時(shí)，永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合非線(xiàn)性系統(tǒng)，容易受到各種因素的擾動(dòng)，比如因溫升導(dǎo)致電阻值改變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)等。為了能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步電機(jī)高性能的控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，加強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，合理有效的控制策略相當(dāng)重要。眾所周知，經(jīng)典的線(xiàn)性控制方法需要忽略對(duì)象的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)，或?qū)Ψ蔷€(xiàn)性環(huán)節(jié)進(jìn)行局部近似線(xiàn)性化處理，這影響了系統(tǒng)的全局穩(wěn)定，同時(shí)，線(xiàn)性控制方法還要求被控對(duì)象的模型和參數(shù)必須精確可知，實(shí)際運(yùn)行中的參數(shù)不精確和變化時(shí)刻影響著系統(tǒng)的性能。為此，自適應(yīng)控制1-2、滑模變結(jié)構(gòu)控制2-4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制4-5、無(wú)源性控制6等各種非線(xiàn)性控制策略不斷涌現(xiàn)，這些非線(xiàn)性控制策略，大多以L(fǎng)y

4、apunov 或波波夫穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行分析，得到適當(dāng)?shù)目刂坡?，從而獲得理想的性能目標(biāo)7-8。但由于變結(jié)構(gòu)控制、無(wú)源控制等設(shè)計(jì)方法較為復(fù)雜，系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定于其參數(shù)，這限制了控制方法的應(yīng)用。研究表明，兩種或多種算法的互相結(jié)合，有利于改善運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，這是控制策略研究的一個(gè)趨勢(shì)。& * I, C8 q2 A8 e為了滿(mǎn)足高精度的控制系統(tǒng)，考慮到永磁同步電機(jī)運(yùn)行中定子電阻及負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化的可能性，本文將自適應(yīng)控制與反步控制方法相結(jié)合，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制律和參數(shù)自適應(yīng)估計(jì)律，并運(yùn)用到永磁同步電機(jī)的控制中，仿真結(jié)果表明，該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的良好解耦控制和跟蹤

5、性能，而且可以有效抑制負(fù)載擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化造成的不利影響，同時(shí)具有很強(qiáng)的魯棒性。) F. I- z  y7 P& ; '9 . 8 U, o$ s1 '- " d$ ' '2 Q1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型; n# 9 T" Y2 m4 K' j. R' , G5 j5 J  B+ h! g為建立永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，作如下假設(shè)：（1）PMSM 的三相繞組在空間上互差120?電角度，所產(chǎn)生的磁勢(shì)沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布，并具有正弦反電勢(shì)；（2）磁路線(xiàn)性且不考慮磁路飽和；（3）忽略

6、電機(jī)中的渦流損耗和磁滯損耗。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化，取轉(zhuǎn)子永磁體基波勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線(xiàn)為d軸，q 軸逆時(shí)方向超前d軸90?電角度，建立dq 轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系，dq 軸跟隨轉(zhuǎn)子以角速度r w 同步旋轉(zhuǎn)。永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系如圖1 所示。9 '4 B( g8 f" j' 3 F& A' _% G" |% K# O4 2 自適應(yīng)反步控制器設(shè)計(jì)' & 7 l% f9 P7 Q% H/ M9 _% |* a1 j9 G; d0 V* N; B8 反步設(shè)計(jì)法（backstepping）又稱(chēng)后推法、反演法或反推法，是根據(jù)非線(xiàn)性逆系統(tǒng)法設(shè)計(jì)的，其基本思想是將

7、復(fù)雜的非線(xiàn)性系統(tǒng)分解成不超過(guò)系統(tǒng)階數(shù)的子系統(tǒng)，然后為每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分Lyapunov 函數(shù)和中間虛擬量，然后后退至整個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)而設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體控制律。本文將反步法與自適應(yīng)控制方法結(jié)合，綜合考慮系統(tǒng)控制律和Lyapunov 型自適應(yīng)估計(jì)律，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全局跟蹤調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)滿(mǎn)足期望的動(dòng)靜態(tài)性能。對(duì)應(yīng)于狀態(tài)變量1 2 3 z、z 、z ，定義參考模型的狀態(tài)變量為1 2 3 m、m 、m 和表征模型動(dòng)態(tài)性能的模型增益1 2 3 k、k 、k ，引入電機(jī)轉(zhuǎn)速給定r w 和直軸電流給定量?  o8 t6 z0 J( B2 ?& v8 W) "

8、V# J! O% x/ t3 仿真分析. B- h  i9 C0 Q: u6 G8 D: U( s0 _; R- u7 E, 5 a+ k. z為了驗(yàn)證所述控制策略的有效性，本文在Matlab/Simulink 軟件平臺(tái)下搭建了永磁同步電機(jī)自適應(yīng)反步控制系統(tǒng)仿真模型，如圖3 所示。仿真參數(shù)如下：PMSM 額定轉(zhuǎn)速n = 3000 r / min ,極對(duì)數(shù)= 2 p n ,直軸電感= 0.01548 H d L ,交軸電感= 0.0258 H q L ,定子電阻R =1.64 Ω,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J =1e?3N ?ms2，阻尼系數(shù)B =1e?4 N ?m/ ra

9、d ；自適應(yīng)反步控制器中,如若僅采用反步控制法，永磁同步電機(jī)給定轉(zhuǎn)速w rad s r =100 / ，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤過(guò)程如圖4 所示，t=0 S 時(shí)，電機(jī)空載啟動(dòng)，電機(jī)可以快速跟隨給定，當(dāng)t=0.4 S 時(shí),電機(jī)加載5 N?m，電機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大的穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)加入自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)算法時(shí)，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)下跌后能迅速恢復(fù)，穩(wěn)定后基本不存在轉(zhuǎn)速誤差，如圖5 所示。永磁同步電機(jī)在給定參考脈沖轉(zhuǎn)速和帶載條件下運(yùn)行，速度給定值為50 rad / s 和100 rad / s，負(fù)載T N m L = 5 ? ，此時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)如圖6 所示?？梢?jiàn)，在參考轉(zhuǎn)速突變時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速能夠快速跟蹤上參考轉(zhuǎn)速，無(wú)超調(diào)，穩(wěn)態(tài)

10、誤差很小，并且跟蹤平穩(wěn)，對(duì)給定突變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。仿真結(jié)果表明了采用該控制方法的有效性和可行性。: h& U: ! K, q: H1 e$ p1 h* P; R% J$ i: J" 4 結(jié)論4 S, O- T& e/ S( V9 |6 , i6 E( W, H7 s( U; b- h1 t本文基于 PMSM 的數(shù)學(xué)模型將經(jīng)典的自適應(yīng)控制理論與非線(xiàn)性控制方法相結(jié)合的自適應(yīng)反步控制方法運(yùn)用到PMSM 調(diào)速系統(tǒng)中，通過(guò)仿真分析可知，采用該控制方法，調(diào)速系統(tǒng)速度響應(yīng)快，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和負(fù)載擾動(dòng)變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，體現(xiàn)了良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。/ r

11、+ V% K: R8 U/ _' O$ V( 更多施工技術(shù)論文就在中國(guó)專(zhuān)業(yè)論文代寫(xiě)網(wǎng)！0 e% x" E% L# I* x1 J1 r, J0 V; L9 |參考文獻(xiàn) (References)+ n. X" m, y2 c& o1 紀(jì)志成,董富紅,沈艷霞.永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)間接模型參考自適應(yīng)控制J. 微特電機(jī),2004,8:21-23./ u& O8 g; _" |$ j+ |  L9 fJI Zhicheng, DONG Fuhong, SHEN Yanxia. Indirect Model Reference Ad

12、aptive Control on thePermanent-magnet Synchronous-motor Speed Servo SystemJ. Small   Special Electrical Machines，2004,8:21-23." C; L* _  5 x! % 7 2 張細(xì)政,王耀南,袁小芳.永磁同步電機(jī)自適應(yīng)模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制J.中國(guó)機(jī)械工程,2010,2(21):206-211.; U- z* R6 g$ O0 A' P. A/ hZHANG Xizheng, WANG Yaonan, YUAN Xiaofang. Adaptive Fuzzy Sliding-mode Control for PM SynchronousMotorJ. China Mechanical Engineering,2010,2(21):206-211.- * Q- Q0 d) _( H+ i+ o3 李淵,何鳳有,余躍等.永磁同步電機(jī)模糊滑?？刂葡到y(tǒng)的研究J.微電機(jī),2010,43(4):58-60.- y) X3 h) s* I4 |) C, ALI Yuan, HE Fengyou, YU Yue, et al