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基于无速度传感器的交流异步电机智能控制技术研究

熊祥  
【摘要】:本文以交流异步电机调速系统为研究对象,研究和建立了交流异步电机的矢量控制系统和直接转矩控制系统模型,然后在此动态的数学模型上,采用神经网络控制、模糊控制、滑模变结构控制、模糊滑模变结构控制等做为速度控制器来提高系统的动态性能和鲁棒性,并在此基础上提出一种改进型的基于MRAS的无速度传感器技术。以下几个方面的工作是本文主要做的: 1.依据矢量控制的基本原理和方法,用MATLAB/SIMULINK构建了一个基于转子磁场定向的旋转坐标系下的具有转矩、磁链闭环的交流异步电机矢量控制系统仿真模型; 2.依据直接转矩控制的基本原理和方法,用MATLAB/SIMULINK构建了一个交流异步电机直接转矩控制系统仿真模型; 3.传统的PID控制器参数难以整定,且依赖于对象的精确数学模型,适应性较差,故对其速度控制器采用基于RBF神经网络的PID原理,以及模糊自适应PID原理设计; 4.滑模变结构控制对系统的数学模型精确性要求不高,对系统的不确定参数、参数变化、数学描述的不确定性及外界环境的扰动具有完全的自适应性。故在交流传动系统中引入滑模变结构控制算法,但变结构控制中存在一个突出的问题即抖动问题,由于抖动问题主要是由控制器的不连续切换项造成,因此,采用了模糊方法切换增益方法来减小切换项的增益,便可有效地削弱抖动; 5.针对PI控制和模糊滑模变结构控制在交流调试系统中的局限性,利用它们的各自优点,采用双模态控制方法对交流异步电动机系统进行控制,该方法不仅解决了模态抖动问题,而且改善了系统动态特性,证明了双模态控制在交流调速系统中的应用价值。 最后,以异步电机矢量控制的基本方程为基础,应用模型参考自适应方法,对无速度传感器矢量控制系统的转速估计进行研究,针对常规速度辨识器中的基准模型易受积分初值和漂移问题的影响,造成辨识结果不准确的问题,对传统的MRAS方法进行了改进研究。


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