收藏本站
《湖南大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂电机系统的混合滑模变结构控制方法及其应用研究

张细政  
【摘要】:电机系统作为机、电能量转换的装置为工业、民用自动化系统提供了源源不断的强劲动力,由于电机类型的多样性、电机数学模型的多维和非线性、电流/磁链和转速等电量的强耦合、负载与参数的不确定性等,经典控制理论难以或无法进行有效控制,现代控制理论虽然能解决比经典控制复杂得多的自动化系统,但仍然不能满足当前技术发展的需求。随着大型工业电驱动系统、电动汽车、现代集成制造业、航空航天技术和多关节机器人对先进电机传动和伺服控制的需求,研究新型的控制理论和技术来完成高性能的电机控制具有非常重要的学术意义和现实价值。滑模变结构控制理论是一种新型非线性控制策略,历经近50年的发展,已经成为了现代控制理论中一个重要的分支。滑模变结构控制具有对匹配不确定和干扰的鲁棒性、快速响应能力、结构简单、实现容易等优点,在其理论提出的初期就得到重视,在电机控制中得到广泛应用。论文结合现代控制理论和滑模变结构技术,进行了复杂电机系统的混合滑模变结构控制方法及应用研究,主要包括:自适应滑模变结构控制、基于模糊逻辑的滑模鲁棒控制、基于T-S模型的模糊滑模控制和滑模观测器设计四个方面的问题。 针对复杂电机系统,首先分别结合两种自适应技术和滑模变结构控制,提出了三种自适应滑模控制方案:①永磁同步电机的间接自校正滑模变结构控制,仿真结果表明在参数不确定和负载扰动情况下,能实现电机转速的高性能全局稳定跟踪;②感应电机的模型参考自适应滑模控制,仿真结果表明该方案能实现定、转子电阻的实时在线辨识和转速估计,且能实现较宽范围内的高性能转矩、磁链和转速控制;③一类未知不确定系统的直接自校正滑模控制,通过在线调节边界层参数,可实现低抖振、低控制量的高性能控制。 接着,采用模糊系统逼近的方法,提出了三种自适应模糊滑模控制方案:①对滑模控制的未知等效控制量进行在线估计,结合H∞技术抑制逼近误差和干扰对系统性能的影响,实现了复杂MIMO不确定系统的的H∞自适应模糊滑模控制;②对未知不确定性和干扰上界进行估计,并用自适应PID控制代替滑模切换项,实现了复杂未知不确定系统的的PID自适应模糊滑模控制;③对含参数及负载不确定的未知函数进行在线估计,实现了感应电机间接自适应模糊滑模控制。仿真结果表明,上述方案能有效利用模糊系统的逼近能力,消除抖振,并具有良好的动态响应和快速的收敛能力。 然后,基于T-S模糊建模方法,归纳出一般非线性对象的建模步骤,对一类状态可测的不确定系统,设计了状态反馈自适应T-S模糊滑模变结构控制器;并将T-S技术应用于永磁同步电机(PMSM)系统的模糊建模,结合滑模控制提出了一种新的模糊变结构控制器(Fuzzy Variable Structure Controller,FVSC),用于PMSM系统的鲁棒速度控制;将T-S技术应用于感应电机系统(IM)的模糊建模,利用H∞技术抑制负载干扰对性能的影响,提出了H∞模糊变结构控制器(H_FVSC)。仿真或试验结果表明所提出的T-S模糊滑模变结构控制方法对电机系统的不确定性具有很强的鲁棒性,响应迅速,跟踪性能良好。 最后,给出了三种复杂电机系统的滑模观测器设计方案,分别是:①永磁同步电机扩展滑模观测器,该方法能克服电机参数摄动和负载扰动对系统性能的影响;②感应电机滑模电流与磁链观测器,该方法简单、实用且不存在转速积分环节,能对转速进行高精度的在线估计,收敛速度快;③新型状态-滑模观测器设计,用于电动车用感应电机系统定、转子电阻的实时估计,由于在状态观测器中引入了滑模观测部分,在处理大范围参数变化时比常规状态观测器具有更好的鲁棒性,同时滑模部分的待定参数比常规滑模方法少。 文末对全文工作做了总结,明确指出了工作中的创新点,并初步阐述了未来研究工作的主要方向。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM301.2

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马铁;刘越;;模糊滑模变结构控制在开关磁阻电机中的应用[J];科技创新导报;2009年32期
2 田兆垒;孙玉坤;;磁悬浮开关磁阻电机控制系统的FPGA实现[J];电测与仪表;2008年12期
3 张淑贞;;滑模变结构控制在交流伺服系统中的应用[J];科技情报开发与经济;2006年17期
4 仇翔;俞立;南余荣;;直线永磁同步电机的新型滑模控制[J];电气自动化;2006年06期
5 谭文;王耀南;黄创霞;伍雪冬;;永磁同步电机中混沌现象的滑模变结构控制[J];计算机工程与应用;2009年11期
6 唐勇奇;汪超;赵葵银;;模糊滑模变结构控制在交流伺服系统中应用[J];微特电机;2006年02期
7 王军;肖建;;高性能永磁同步电动机位置控制系统[J];微特电机;2007年09期
8 周中军;李华德;陈书锦;冉正云;;永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制研究[J];电气传动自动化;2008年01期
9 仇翔;孙航;;基于扰动补偿的永磁同步直线电机滑模控制[J];电气传动自动化;2008年01期
10 李玉忍;马瑞卿;薛晶;谢利理;;飞机防滑刹车系统的变结构控制研究[J];西北工业大学学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 李岳明;郭冰洁;庞永杰;;滑模变结构控制削弱抖振的一种方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 章国江;郑凯;贺风华;陈松林;;一类Lagrange运动控制系统的非平滑滑模变结构控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 逄海萍;郭淑霞;;PWM直流伺服系统的滑模变结构控制[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
5 赵丹;谈振藩;;声纳基阵姿态稳定系统的滑模变结构控制[A];第二十二届中国控制会议论文集(上)[C];2003年
6 李爱莲;解韶峰;崔桂梅;;三级倒立摆系统的滑模变结构控制[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
7 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人闭环运动的建模及控制[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
8 刘越;马铁;韩莉;;Buck变换器系统中滑模变结构的稳定控制[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
9 杨勇;黄文梅;;基于滑模变结构控制和神经元动态补偿的自适应控制[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年
10 朱国昕;郭庆鼎;赵希梅;;基于神经网络补偿的直线伺服系统滑模控制[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 北京圆明园学院计算机系本科班学生 祖云雷;中国电机系统的芯片[N];光明日报;2002年
2 刘爽;我国电机系统节能潜力可达200亿千瓦小时[N];中国石油报;2007年
3 薛枫;电气巨头掘金高效电机市场[N];经济参考报;2009年
4 侯利红;中国电机能效待提升[N];第一财经日报;2007年
5 侯利红;降低中小电机系统能耗的关键[N];第一财经日报;2007年
6 记者 陈刚;全球电机系统能效亟待提高[N];中国有色金属报;2007年
7 刘芳;节能电机的市场空间增大[N];中国经济导报;2007年
8 记者 刁萃;八成多电机效率低于国际先进水平[N];中国经济导报;2007年
9 本报记者 曹建萍;国内电机效率亟待提高 高效电机未来将大行其道[N];机电商报;2007年
10 王猛;新能源车发展怎能如此竞争[N];中国环境报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张细政;复杂电机系统的混合滑模变结构控制方法及其应用研究[D];湖南大学;2010年
2 李波;基于扩展卡尔曼滤波的无位置传感器PMSM系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 金峤;结构振动的滑模变结构控制研究[D];大连理工大学;2006年
4 孟波;几类不确定时滞系统的滑模变结构控制[D];中国海洋大学;2012年
5 郭敬;液压仿真转台低速性能及其预测函数控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 施宇锋;星载红外光谱仪干涉分系统的控制技术研究[D];华中科技大学;2012年
7 周宇飞;DC-DC开关变换器的滑模变结构控制方法及混沌状态研究[D];华南理工大学;2001年
8 王晓煜;超磁致伸缩微位移执行器的系统建模与控制方法研究[D];大连理工大学;2007年
9 贾增周;大型风力发电机组的智能滑模变结构控制研究[D];华北电力大学(河北);2008年
10 毛小兵;变结构控制理论在非线性发动机调速系统中的应用研究[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟军红;基于滑模变结构方法的深海机器人推进电机混沌控制[D];沈阳工业大学;2008年
2 王璐;网络控制系统的对象建模与滑模控制[D];沈阳工业大学;2006年
3 邓君;滑模变结构控制在开关磁阻电机调速系统中的应用研究[D];华中科技大学;2006年
4 庞迪;基于变结构滑模控制理论的汽车操纵稳定性控制策略研究[D];重庆大学;2005年
5 盛蓉蓉;悬浮控制方法的研究与数字实现[D];西南交通大学;2006年
6 邹文;燃料电池电动汽车车载大功率DC/DC研究[D];武汉理工大学;2007年
7 王磊;3-RRRT并联机器人动力学及控制研究[D];天津理工大学;2007年
8 李丽霞;滑模变结构控制在直流直线电机定位中的应用[D];沈阳工业大学;2009年
9 秋夷;滑模变结构控制策略在机器人控制中的应用研究[D];燕山大学;2010年
10 戴斌;基于滑模变结构控制感应加热电源的研究[D];西安理工大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026