负载未知与转子电阻变化时的异步电机状态观测与控制

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengpeng19860223
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本论文将自适应反步控制与滑模变结构控制相结合,增强了异步电机控制系统的鲁棒性。针对负载未知与电机参数摄动的情况,设计了滑模转子磁链观测器、负载观测器以及扰动观测器。同时,为提高异步电机轻载时的运行效率,论文给出了异步电机的损耗模型,并设计了一种基于转速误差的转子磁链平滑切换策略,实现了异步电机的效率优化。总的研究工作如下:(1)阐述了论文的研究背景、意义及国内外异步电机调速系统的研究现状,介绍了论文的章节安排及主要研究内容;阐述了LINKS-RT交流异步伺服快速原型实验平台,详细介绍了该平台的硬件环境和软件环境,论文所有的实验验证均在该平台上完成;阐述了三相异步电机的数学模型、坐标变换方法、两相dq同步旋转坐标系下的异步电机数学模型,并介绍了按转子磁链定向的异步电机矢量控制原理。(2)阐述了自适应反步与滑模变结构控制原理;对于负载未知与转子电阻参数摄动的情况,设计了异步电机反步滑模控制器,同时设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器和负载观测器,用于估算转子磁链和负载转矩。实验结果表明,该策略可以实时准确地估计转子磁链与负载转矩,使异步电机系统具有良好的调速性能,且增强了系统对转子电阻摄动的鲁棒性。(3)介绍了考虑扰动的异步电机数学模型,并针对该模型设计了一种基于扰动观测器的反步滑模控制策略,同时设计了Super-twisting转子磁链观测器。实验结果表明,当未知负载注入,电阻、电感和转动惯量值突变时,所设计的观测器均可以即时计算出集总扰动和转子磁链;该策略使得异步电机系统在不同场合下均具备良好的动态、静态特性,并使系统对电机参数摄动有强鲁棒性。(4)给出了异步电机的损耗模型,并设计了基于转速误差的转子磁链平滑切换策略;实验结果表明,该策略可以有效降低轻载时的电机能量损耗,进而提高了异步电机的效率。综上所述,首先对于异步电机负载未知与转子电阻参数摄动的情况,给出了反步滑模控制算法,同时设计了转子磁链观测器和负载观测器;其次,考虑带扰动的电机数学模型,设计了扰动观测器,使电机系统具备了强鲁棒性;最后,为了提高异步电机轻载时的运行效率,设计了转子磁链平滑切换策略,降低了电机的能量损耗,具有一定的应用前景。
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