【摘 要】
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永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)因具有制造费用少、工作效率高、使用寿命长和可靠性强等突出的优点,在农业生产、工业制造和交通运输等行业被广泛
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永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)因具有制造费用少、工作效率高、使用寿命长和可靠性强等突出的优点,在农业生产、工业制造和交通运输等行业被广泛认可并普及应用。将PMSM驱动系统模型离散化,能够更准确的描述现实生产过程,因为离散系统在稳定性与可实现性方面是优于连续系统的。PMSM是一个相对复杂的非线性控制对象,它的系统模型具有变量多、阶数高、耦合性强和参数时变等特性,这加大了人们对其动静态性能控制的难度。由于在PMSM运行过程中不可避免的会出现各种故障,无论是PMSM本体故障或者逆变器故障等其它故障,都会造成PMSM驱动系统运行不稳定,进而影响工作效率。因此,研究优越的PMSM控制策略,对处理PMSM驱动系统运行过程中的故障问题,并且提升PMSM的动静态性能具有重要意义。综上所述,本文基于反步法,利用离散时间控制,结合模糊自适应理论,引入动态面控制、容错控制和命令滤波控制,提出了PMSM控制新策略。本文的主要研究成果如下:1.针对PMSM驱动系统阶数高和易受外部负载扰动影响的问题,本文基于反步法,引入动态面控制,提出了PMSM动态面模糊离散速度调节控制策略。在构造控制器的过程中,模糊逻辑系统逼近了系统中的非线性函数,动态面控制解决了离散反步法中存在的计算复杂性和“因果矛盾”问题,简化了控制器结构,减轻了在线计算负担。仿真结果表明了动态面控制在PMSM速度调节控制中的有效性与优越性。2.针对PMSM运行过程中出现的电压失效故障和偏差故障,本文将容错控制与模糊自适应理论结合并应用到控制器设计过程中,实现了对PMSM驱动系统的容错控制。首先,根据故障的特征,分析出故障模型,并与PMSM驱动系统离散模型结合;其次,利用对自适应参数的整定和模糊逻辑系统对未知故障的逼近实现了容错控制;然后,稳定性分析证明了系统是稳定的,且系统内所有状态和信号都是半全局一致最终有界的;最后,通过仿真对比实验,得出本文提出的容错控制方法对处理PMSM电压失效故障和偏差故障的有效性。3.针对动态面反步控制中存在一阶滤波误差的问题,本文在PMSM电压失效故障和偏差故障的状态下,提出了PMSM命令滤波离散容错位置跟踪控制策略。命令滤波控制不仅解决了离散反步法中的计算复杂性和“因果矛盾”问题,还对一阶滤波器带来的滤波误差进行了补偿,提高了控制器的精度。仿真对比结果表明,命令滤波控制比动态面技术有更好的控制效果。
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