交流传动系统的新型控制策略

【摘要】：结合当前电气传动领域的发展方向，针对传统交流传动及SRD系统尚待解决的控制问题，引入新型控制策略，进行了理论和应用研究。 针对普通PID控制系统性能受参数变化及各种不确定性影响严重等缺点，基于模型算法控制(MAC)，提出一种用于交流传动系统的MAC控制方案，建立了PMSM速度控制系统与交流位置伺服系统，对其稳定性及鲁棒性进行了分析、论证、仿真及实验。结果表明，MAC控制器极大地改善了系统性能，能够有效抑制各种不确定性的不良影响，系统鲁棒性强，在保持较高稳态精度的同时，又可获得令人满意的动态性能。 基于内模控制，设计了电流环解耦控制器，改善了电流环性能，而且控制器只有一个可调参数，简化了设计过程。对于ρ＞1的PMSM，根据最大转矩／电流控制，有效利用了磁阻转矩。与i_d=0控制相比，最大转矩／电流控制系统的电流幅值大大降低，功率因数有明显改善。 针对传统PID矢量控制对电机数学模型依赖性强、系统复杂等缺点，汲取步进控制思想，将L~∞DMC应用于同步机传动系统，代替传统的PID矢量控制，分别设计了同步机L~∞DMC速度与位置控制系统。这一突破性研究，打破了传统的传动控制方法，使用基于阶跃响应的预测模型，避免了同步机建模复杂的问题，系统实施简易，控制方便；而且L~∞DMC控制的同步机传动系统具有优良的动、静态跟踪能力，鲁棒性强，能够有效抑制干扰的影响。为克服普通DMC应用于同步机速度控制的障碍，提出了行之有效的改进型预测控制算法。 在SRD方面，以消除SRM转矩脉动为主题，通过分析传统单拍导通换相策略致使相电压饱和的原因及其对系统性能造成的影响，提出一种新型换相策略，有效补偿了相电压饱和。在理论分析的基础上，得出了新型换相策略的一些重要特性。根据新型换相策略，首次将非线性内模控制应用于SRD系统，提出一种有效的SRM控制方法。由于SRM非线性内模控制器有效补偿了SRM实际对象的非线性，且能够有效消除不确定性的影响，使得系统不但实现了高动态、无超调、无静差、转矩无脉动控制，而且对模型失配、参数变化及各种不确定性干扰具有强鲁棒性。对SRD非线性内模控制系统进行了深入分析，给出了一些重要结论。 以8798单片机为控制核心，以设计低价格、高性能的SRD控制系统为主题，研制了具有优良动、静态性能的1.5kW SRM直接数字控制系统。 对实际SRD系统进行了实验研究。结果表明，该SRD系统不但结构简单，具