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《华北电力大学》 2011年
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斩波串级调速系统自抗扰控制策略研究

姜萍  
【摘要】:斩波串级调速技术在高压大容量电机的节能运行中有广泛应用前景,但由于异步电动机和电力电子的调速装置都存在对象模型非线性特性和模型参数时变的问题,造成常规控制器适应性较差,当运行时出现转速需求变化、负载扰动、特别是对于一些应用于冲击性负载扰动的情况,控制品质难以满足工业生产在调速、稳速等方面的性能要求。 自抗扰控制技术是近年来引起工程界关注的一种新型控制方法,继承并发扬了PID调节器基于误差进行控制的机理,通过安排过渡过程、微分信号的合理提取、对不确定总和扰动量的实时估计及动态线性补偿,以及构成非线性反馈控制律,有效解决了超调量和快速性的矛盾,提高了复杂系统的控制品质。 由此,对斩波串级调速系统的工作原理和数学模型进行了研究,采用了自抗扰控制技术对转速闭环控制系统进行设计,主要开展了以下研究工作: 1、以状态空间表达式形式建立了斩波串级调速控制系统的变参数动态数学模型及其仿真模型,反映了参数随电机转速和转子整流电流而变化的特性,能够在整个调速范围内描述系统特性的动态变化规律,可应用于理论研究和工程设计。 2、以创建模块库的形式,开发了自抗扰控制系统计算机辅助设计软件。以MATLAB/SIMULINK为实验平台,设计了自抗扰控制技术中常用的非线性函数、特殊动态系统算法,建立了自抗扰控制技术自定义模块库,以模块化形式实现了自抗扰控制器的仿真建模,为理论研究和工程设计提供了方便、有效的手段。 3、对基于自抗扰控制技术的斩波串级调速控制系统进行了设计和仿真研究。首次提出了将自抗扰控制技术应用于斩波串级调速控制系统的设计,采用自抗扰控制器(ADRC)作为转速调节器,PI控制器作为电流调节器,构成了斩波串级调速的ADRC_PI双闭环控制系统,完成了算法设计,对冲击性负载和平方转矩负载的各种扰动进行了仿真实验,达到了改善系统动态品质的目的。 4、采用免疫遗传算法对自抗扰控制器参数进行了优化设计,并应用于斩波串级调速系统中,进行了仿真研究。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP273;TM306

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