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随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展,同步电机交流调速系统得到广泛的应用。作为同步电机的一种,永磁同步电机在交流伺服系统中占有重要的位置,而PI控制由于其结构简单、实现容易成为永磁同步电机交流调速系统中应用最广的一种控制算法。但在实际应用中PI控制参数大多是依赖工程师所积累的现场调节经验来实现整定的,往往很难达到令人满意的控制效果。因此,进行参数自整定研究不但具有理论价值更具有很大的实践意义。
本文针对永磁同步电机交流调速系统的速度环控制,研究了基于继电反馈的参数自整定方法,并进行了仿真和实验研究。
论文首先介绍了交流伺服系统研究的背景和意义,以及参数自整定方法的研究现状。然后分析了永磁同步电机的工作原理和数学模型,简要描述了基于矢量控制的永磁同步电机交流调速系统的实现方案,包括系统框架、软硬件结构、DSP芯片TMS320F240等,并对搭建的交流调速系统实验平台进行了简介。接下来介绍了继电整定方法及其在永磁同步电机交流调速系统中的应用,结合仿真和实验结果,指出了常规继电整定法用在水磁同步电机交流调速系统中存在的问题。在此基础上,深入研究了水磁同步电机交流调速系统的继电整定改进方案——带大滞环的继电整定和添加延时环节的继电整定,先介绍它们的某本原理和实现方案,然后进行相应的仿真和实验研究,并对不同设计方法的控制效果进行了实验结果的比较。仿真和实验结果均表明,改进的继电整定法能有效地解决常规继电整定中系统振荡频率过高,振动过于剧烈的问题,并能获得较好的控制性能。实验结果的对比表明,根据添加延时环节的继电整定和基于模型辨识的工程设计法得到的控制效果更好,也表明继电整定法具有较好的实用价值。最后进行了基于继电整定的水磁同步电机交流凋速系统模糊PI控制研究,先介绍了模糊控制算法的原理和基于继电整定的模糊PI控制器的设计,然后对基于继电整定的永磁同步电机交流调速系统模糊PI控制进行了仿真分析,仿真结果表明,该控制方法对系统在不同的工作状况具有良好的适应性,控制效果优于控制参数由单个工作状态整定得到的常规PI控制算法。