自抗扰控制器在高性能异步电机控制系统中的应用

【摘要】：矢量控制技术已被广泛的应用于高性能异步机调速系统中。然而，由于在实时控制中存在严重的外部干扰、参数变化和非线性不确定因素。基于精确电机参数的准确解耦很难实现，并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响。为了提高调速系统的动态性能，该文介绍了一种可以取代经典 PID 控制器用于异步电机调速系统的非线性自抗扰控制器。本文深入分析了自抗扰控制器的内部结构及其各基本组成部分的功能。通过大量的仿真研究了自抗扰控制器的控制器参数的选取与其性能之间的关系，并给出了各组成部分的系数调节的原则与方法。本文针对在异步电机调速系统中应用自抗扰控制器的特点提出了系统的设计原理，并对它的可行性进行了数学推导。自抗扰控制器由三部分组成：跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律。利用扩张状态观测器，自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数，从而实现异步电机的精确解耦。此外，上述控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，这使得自抗扰控制器的设计能够独立于异步电机的精确数学模型。仿真结果表明，相对于经典 PID 控制器，自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动、电机参数变化都具有更好的鲁棒性。

【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM921.5

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	【引证文献】
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前1条

1	许湘莲;基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略研究[D];华中科技大学;2006年

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前1条

1	熊成林;基于优化的ADRC在异步电机矢量控制系统中的应用研究[D];西南交通大学;2006年

	【参考文献】
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前10条

1	韩京清;非线性状态误差反馈控制律──NLSEF[J];控制与决策;1995年03期
2	韩京清;一种新型控制器──NLPID[J];控制与决策;1994年06期
3	韩京清;一类不确定对象的扩张状态观测器[J];控制与决策;1995年01期
4	韩京清;自抗扰控制器及其应用[J];控制与决策;1998年01期
5	陈冲,王炎,齐虹;非线性系统的微分几何方法在交流传动控制中的应用[J];控制理论与应用;1992年06期
6	韩京清;非线性PID控制器[J];自动化学报;1994年04期
7	高龙，王幼毅，马海武;非线性系统的DFL及隐动态[J];清华大学学报(自然科学版);1996年09期
8	韩京清,袁露林;跟踪-微分器的离散形式[J];系统科学与数学;1999年03期
9	韩京清,张荣;二阶扩张状态观测器的误差分析[J];系统科学与数学;1999年04期
10	韩京清;利用非线性特性改进PID控制律[J];信息与控制;1995年06期

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前1条

1	韩京清;王学军;;系统的时间尺度和非线性PID控制器[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年

	【共引文献】
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前10条

1	黄振宇,赵亮,陈寿孙,张宝霖;电力系统动态分析中统一潮流控制器的模型研究[J];清华大学学报(自然科学版);1997年S1期
2	栗春,姜齐荣,王仲鸿;增强系统阻尼并保证电压精度的 SVC 非线性控制器[J];电力系统自动化;1998年06期
3	栗春,姜齐荣,王仲鸿,纪勇;静止无功补偿器的非线性控制器的设计[J];电网技术;1998年06期
4	张春,郭兴众;模糊直接转矩控制系统的仿真研究[J];安徽工程科技学院学报;2002年04期
5	江明,王伟;变频调速技术的发展概况及趋势[J];安徽工程科技学院学报;2002年04期
6	郎朗,孙四海,陈跃东;FUZZY—PI控制器在双闭环串级调速系统中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期
7	李先祥;无刷直流方波电机控制系统的计算机仿真[J];安徽机电学院学报;1997年01期
8	洪乃刚;虚拟实验在电力拖动自动控制课程教学中的应用[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2004年03期
9	张均华 ,肖国春 ,徐峰 ,王兆安;直流脉宽数字调速系统中电磁干扰的解决方法[J];安全与电磁兼容;2005年01期
10	唐勇奇,赵葵银,伍萍辉;基于Intel 80C196的交流伺服系统[J];半导体技术;2001年03期

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1	王岩;陶薇;;污水处理曝气系统中节能检控技术的应用[A];节能环保和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年
2	叶萍;韩如成;;一种新型的直接转矩控制设计方案[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
3	叶萍;韩如成;;直接转矩控制系统智能开关状态选择器的应用与发展[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
4	曹胜华;徐进亮;陈溪;胡敏强;;多功能超声波电机控制器的设计[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
5	黄苏融;;永磁无刷电机无位置传感器控制研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
6	徐玉伟;谢敏;;单片机在汽车发动机测速系统中的应用[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
7	徐玉伟;谢敏;;单片机在汽车发动机测速系统中的应用[A];广西计算机学会——2004年学术年会论文集[C];2004年
8	张宇华;余发山;董爱华;;αβ变换法交流电机转矩间接检测的研究与仿真[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
9	桂林;王维俭;孙宇光;王祥珩;易先举;周强;;三峡右岸发电机主保护配置方案设计研究总结[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年
10	桂林;王祥珩;王维俭;张学深;;三峡电站1号发电机内部故障主保护配置方案的研究[A];中国水力发电工程学会继电保护专业委员会成立大会暨学术研讨会学术论文集[C];2005年

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前10条

1	方红庆;水力机组非线性控制策略及其工程应用研究[D];河海大学;2005年
2	赵辽英;混沌同步控制及在保密通信中的应用研究[D];浙江大学;2005年
3	刘小河;电弧炉电气系统的模型、谐波分析及电极调节系统自适应控制的研究[D];西安理工大学;2000年
4	杨选辉;非稳态非线性信号处理理论和方法在地震资料分析中的应用研究[D];中国地震局地球物理研究所;2000年
5	律方成;可控串补阻尼电力系统低频振荡控制策略研究[D];华北电力大学;2000年
6	张建成;飞轮储能系统及其运行控制技术研究[D];华北电力大学;2001年
7	王文利;大射电望远望悬索式馈源支撑系统的运动规划、动态检测与控制[D];西安电子科技大学;2001年
8	王纪森;非线性控制理论在防滑刹车系统中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
9	徐中;基于FNNS的感应电机直接转矩控制研究[D];大连理工大学;2001年
10	朱孔源;车辆—柔性路面力学相互作用系统的研究[D];中国农业大学;2001年

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前10条

1	赵华;汽轮发电机转子绕组匝间短路故障在线诊断研究[D];华北电力大学（河北）;2003年
2	刘德君;直线电机驱动6DOF磁悬浮平台控制的研究[D];沈阳工业大学;2005年
3	白海军;PMSM伺服系统控制器增益的自动校正方法[D];沈阳工业大学;2003年
4	韩庆涛;六自由度虚拟轴机床运动控制的研究[D];沈阳工业大学;2003年
5	曹刚;PID控制器参数整定方法及其应用研究[D];浙江大学;2004年
6	董翠英;基于逆系统方法的内模控制及其在伺服系统低速问题中的研究[D];北京化工大学;2004年
7	郭瑞;异步电动机自适应矢量控制系统的设计与仿真[D];辽宁工程技术大学;2000年
8	杨易;纺粘法非织造布厚薄均匀度在线检测与自动控制系统[D];天津工业大学;2000年
9	李洁;零过渡PWM软开关DC/DC变换器的研究[D];西安理工大学;2000年
10	贾艳华;直流调速系统新型算法的研究[D];河北工业大学;2000年

	【同被引文献】
	【同被引文献】

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前10条

1	邵立伟;廖晓钟;张宇河;邓青宇;;自抗扰控制器在永磁同步电机控制中的应用[J];北京理工大学学报;2006年04期
2	梁旭,刘文华,陈建业,王仲鸿;基于多重化逆变器的静止无功发生器直流侧电流分析[J];电工技术学报;2000年01期
3	齐悦,杨耕,窦曰轩,徐文立;PWM控制下多电平混合逆变电路的脉宽调制及拓扑分析[J];电工技术学报;2003年02期
4	吴志红,毛明平,陶生桂;模糊控制器在感应电动机伺服系统中的应用[J];电工技术学报;2003年05期
5	单庆晓,李永东,潘孟春;级联型逆变器的新进展[J];电工技术学报;2004年02期
6	刘文华,宋强,张东江,陈天锦;50MVA STATCOM的链节及其背靠背额定工况运行试验[J];电工技术学报;2005年02期
7	张敏,朱红萍,王俊年,刘孙贤;静止同步补偿器的非线性鲁棒H_∞控制[J];电工技术学报;2005年05期
8	张仲超，张劲东，方强;特大功率组合变流器的相移SPWM技术[J];电工技术学报;1997年02期
9	尚敬,胡基士;基于MATLAB的异步电动机矢量控制系统的仿真[J];电力机车技术;2002年04期
10	杨国顺,吴捷,陈渊睿;矩阵变换器的自抗扰控制技术[J];电机与控制学报;2005年04期

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前1条

1	韩京清;;控制系统的非光滑综合[A];第十九届中国控制会议论文集（二）[C];2000年

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前9条

1	李正国;基于智能集成控制的同步静止补偿器理论和应用研究[D];中南大学;2004年
2	单庆晓;级联型逆变器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
3	苏位峰;异步电机自抗扰矢量控制调速系统[D];清华大学;2004年
4	彭力;基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究[D];华中科技大学;2004年
5	丁凯;混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究[D];华中科技大学;2004年
6	程汉湘;配电系统StatCom的动态性能及其控制策略研究[D];华中科技大学;2004年
7	房方;单元机组协调控制系统的先进控制策略研究[D];华北电力大学（北京）;2005年
8	李建林;载波相移级联H桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究[D];浙江大学;2005年
9	刘飞;中高压系统并联型混合有源电力滤波器研究[D];华中科技大学;2005年

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前10条

1	陈常清;基于SVPWM技术的感应电机变频调速系统研究[D];南京航空航天大学;2004年
2	马国喜;先进静止无功发生器（ASVG）的建模与控制研究[D];中南大学;2004年
3	赵春水;全数字永磁同步电机位置伺服系统研究[D];天津大学;2004年
4	席学军;循环流化床锅炉燃烧系统的自抗扰控制研究[D];清华大学;2004年
5	王子杰;循环流化床锅炉特性分析及其控制器参数优化[D];华北电力大学（河北）;2005年
6	宿喜峰;基于自抗扰技术的球磨机控制系统研究[D];华北电力大学（河北）;2005年
7	邰治新;基于自抗扰控制器的无刷直流电机调速系统的建模与仿真[D];大连交通大学;2005年
8	徐春梅;基于遗传算法的系统建模与PID控制方法研究[D];武汉大学;2005年
9	王成智;基于重复控制的新型五电平逆变器研究[D];华中科技大学;2005年
10	朱丽玲;基于自抗扰技术的主汽温控制策略研究[D];华北电力大学（河北）;2006年

	【二级参考文献】
	【二级参考文献】

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前10条

1	韩京清;一种新型控制器──NLPID[J];控制与决策;1994年06期
2	韩京清;一类不确定对象的扩张状态观测器[J];控制与决策;1995年01期
3	韩京清;非线性状态误差反馈控制律──NLSEF[J];控制与决策;1995年03期
4	韩京清;自抗扰控制器及其应用[J];控制与决策;1998年01期
5	韩京清;非线性PID控制器[J];自动化学报;1994年04期
6	钟延炯，廖福成，杨遇术;非线性系统的一种直接控制方法[J];自动化学报;1994年05期
7	高龙,范玉顺,陈霖;电力系统新型非线性励磁控制器[J];清华大学学报(自然科学版);1989年01期
8	李华,张宝霖,周荣光;发电机励磁系统的新型非线性控制器[J];清华大学学报(自然科学版);1992年04期
9	马幼捷，陈寿孙，张宝霖;SVC非线性控制对改善电力系统稳定的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1994年04期
10	韩京清;控制理论——模型论还是控制论[J];系统科学与数学;1989年04期

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前10条

1	邵立伟;廖晓钟;张宇河;邓青宇;;无解耦器的定子磁场定向矢量控制系统[J];北京理工大学学报;2006年09期
2	张淼,吴捷;基于自抗扰技术的光伏发电并网控制系统[J];控制理论与应用;2005年04期
3	刘德君;王洪希;白晶;;基于自抗扰控制器的电弧炉电极控制系统[J];重型机械;2008年01期
4	刘德君;曲永印;白晶;;基于自抗扰控制器的6-DOF磁悬浮平台悬浮高度控制[J];微细加工技术;2008年03期
5	马冰雪;张瑞成;;基于扩张状态观测器的直流电动机转速自抗扰控制器设计[J];电气应用;2006年02期
6	王燕波;包钢;王祖温;;自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用[J];大连海事大学学报;2007年03期
7	陈至坤;镇维;张瑞成;;轧机液压APC系统的自抗扰控制研究[J];机床与液压;2008年04期
8	张伟;陈宇中;胡永明;;遥控武器站的自抗扰控制[J];国防科技大学学报;2011年01期
9	侯利民;张美金;王巍;李秀菊;;基于自抗扰控制的永磁同步电动机滑模控制调速系统[J];微特电机;2011年04期
10	何广胜;夏超英;;旋转吊车模型的自抗扰控制设计[J];电气传动;2007年08期

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1	贾冬;赵江波;王军政;任广通;;结晶器振动电液伺服系统的自抗扰控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2	张荣;韩京清;;BP神经网络在自抗扰控制器中的应用[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
3	赵仁涛;李华德;苗敬利;郝智红;杨立永;;自抗扰理论的形成与发展[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
4	赵仁涛;李华德;苗敬利;郝智红;杨立永;;自抗扰理论的形成与发展[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
5	王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6	叶大鹏;;基于模糊和扩张状态观测器的液压系统故障诊断[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年
7	张国柱;陈杰;李志平;;一种直线电机伺服系统自抗扰控制器的设计方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8	钟庆;吴捷;;并联型有源滤波器中的自抗扰控制器[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
9	熊治国;孙秀霞;胡孟权;;自抗扰控制器在大包线飞行控制中的应用[A];第二十四届中国控制会议论文集（下册）[C];2005年
10	周力军;韩京清;;不确定系统在线自寻最优点的一种新途径[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年

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前10条

1	孙明革;基于现场总线的自抗扰控制器研究[D];吉林大学;2010年
2	李乔;并联型混合有源电力滤波器的自抗扰与H_∞鲁棒控制[D];华南理工大学;2005年
3	邹积勇;电动汽车控制策略研究[D];天津大学;2007年
4	马强;循环流化床锅炉燃烧系统建模与控制系统研究[D];华北电力大学（北京）;2009年
5	王先洲;船舶及潜艇操纵中的鲁棒控制研究[D];华中科技大学;2006年
6	王宇航;基于ADRC的直接侧向力/气动力复合控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2009年
7	曲永印;异步电机的高性能变频调速控制策略及系统实现研究[D];东华大学;2006年
8	许湘莲;基于级联多电平逆变器的STATCOM及其控制策略研究[D];华中科技大学;2006年
9	杨永刚;6-PRRS并联机器人关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10	辛菁;机器人无标定视觉伺服控制系统研究[D];西安理工大学;2007年

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1	刘洁;自抗扰控制器在高性能异步电机控制系统中的应用[D];天津大学;2004年
2	蔡鹏;基于自抗扰的无刷直流电机控制方法的研究及仿真[D];中国海洋大学;2009年
3	黄健;船舶航行自抗扰控制器的研究与实现[D];华南理工大学;2010年
4	苏思贤;自抗扰控制器及其应用研究[D];江南大学;2011年
5	郝靖宇;自抗扰控制器的免疫遗传算法优化及其应用研究[D];河北大学;2011年
6	贺庆;四容水箱的自抗扰控制器设计[D];北方工业大学;2013年
7	王辰昱;自抗扰控制器的参数整定及应用[D];华北电力大学（河北）;2010年
8	侯伟;基于自抗扰控制器的惯性平台位姿控制研究[D];燕山大学;2012年
9	崔永山;自抗扰控制器设计方法应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10	杨依楠;基于扩张状态观测器的直线永磁同步电动机自抗扰控制[D];沈阳工业大学;2008年

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