收藏本站
《西南交通大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

感应电机交流调速鲁棒控制若干方法研究

王涛  
【摘要】: 论文以高性能感应电机调速系统为研究对象,针对感应电机模型中变量的非线性耦合,模型参数不确定性和外界干扰等问题,在转子磁链观测、电机调速闭环控制器设计等方面,进行了深入的理论分析和计算机仿真研究。 本文研究具有参数不确定性和外部扰动的一类系统,即线性变参数系统。系统的参数变化状态方程由多胞矩阵描述,利用H_2/H_∞范数条件与系统状态空间实现的线性矩阵不等式(LMI)之间的等价性,获得系统的鲁棒性能。然后,基于鲁棒加权函数法所设计的控制器,实现了对输入参考信号的有效跟踪并能有效抑制外界干扰。最后,提出了一种同时考虑分段及参数变化率的LMI设计方法,讨论了参数分段、参数变化率与系统稳定性及L,增益的关系,以降低系统的保守性。仿真说明了系统具有鲁棒稳定性和对干扰的抑制作用,验证了设计方案的有效性。 针对转子转速大范围变化下,特别在低速运行时,定子的电阻变化影响下,如何获得精确的转子磁链问题,论文采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论,提出了一种新的转子磁链观测方法。该方法引入了多胞技术,设计了含极点配置的随变参数自调整的输出反馈控制器;同时,将感应电动机作为线性变参数系统,转子转速与定子电阻作为系统的变参数,利用鲁棒控制理论,通过求解线性矩阵不等式组,设计出了系统控制器,即转子磁链观测器,它具有鲁棒稳定性能和良好动态特性。实验及仿真验证了所设计观测器的有效性,观测器的性能有了很大的提高。 基于无源性控制理论,证明了感应电机转子磁链子系统的无源性,找到系统能量耗散特性方程中的“无功力”,表明它不会影响系统的稳定性,得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值的控制系统设计方法,它是一种间接磁场定向控制方法;同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化,设计了相应自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性,由于其控制律是全局定义的,不存在输入输出线性化解耦奇点问题。仿真验证了转矩、转子磁链及转速的渐近跟踪性能。 基于耗散性与稳定性之间的等价关系和投影原理,提出了具有L_2增益的非线性自适应鲁棒器并应用于感应电机控制。针对感应电机转子电阻与负载转矩的不确定性,在设计控制器时,引入了与不确定性参数相对应的可调参数,利用投影定理设计了自适应控制律,在线修正参数值,该自适应控制器设计方案保证了感应电机系统的无源性;同时耗散性分析中采用了L_2增益算法,使系统不但对不确定项具有鲁棒性,而且对外部干扰具有抑制作用,从而保证了整个闭环系统的动态品质。数值仿真验证了设计方法的正确性。 针对感应电机复杂耦合非线性模型,提出了一种应用二次型最优控制理论设计跟随调节器的控制方法。首先比较了3种转子磁场定向线性解耦控制方法各自的特点,提出了一种将电机数学模型中转子磁链幅值与转子角速度完全线性化解耦的方法;再按照线性系统理论对磁链幅值Φ与转子角速度ω的两个线性的一阶微分方程求解;最后,应用二次型最优控制理论设计跟随调节器。该方法解决了矢量控制非线性耦合问题,设计的控制律没有奇异点问题,算法简单易于理解。计算机仿真验证了系统具有良好的动静态性能。 针对含有不确定项的非线性系统的控制问题,提出了一种基于Lyapunov理论的鲁棒稳定和跟踪控制算法并应用到感应电机控制中。针对转子磁场定向的感应电机控制中,转子电阻具有时变性且难以测量,它的不确定性会影响到电机的动态性能,该方法将感应电机的数学模型分解为标称子系统和不确定子系统,通过设计非线性反馈补偿控制律,可以实现预期的控制目标,从而有效地克服了不确定项的测量和影响问题。仿真结果表明,论文所提出的方法是可行性的,能够保证即使在转子电阻偏离其标称值时,转子磁链和转子转速具有稳定跟踪性能。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM346

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周元钧,程鹏;基于 H_∞/LTR 转子磁通观测器的异步电机调速系统[J];北京航空航天大学学报;1997年06期
2 曹建荣,虞烈,魏泽国,王勉华;基于逆系统理论的感应电动机解耦控制的研究[J];电工技术学报;1999年01期
3 庄圣贤,陈永校;一种非线性控制的感应电机转子磁通闭环观测及应用[J];电工技术学报;2001年04期
4 刘国海,戴先中;交流电机输入输出自适应解耦控制[J];电工技术学报;2002年01期
5 李建军;盛洁波;王翠;桂卫华;;异步电机定转子参数的辨识方法研究[J];电工技术学报;2006年01期
6 葛宝明,王祥珩,苏鹏声,蒋静坪;交流传动系统控制策略综述[J];电气传动自动化;2001年04期
7 卢洁,卢骥;异步电机变频调速中的电机定子电阻在线自校正的鲁棒性研究[J];电气传动自动化;2003年06期
8 何峰;;参数自适应Fuzzy调节器在变频调速中的应用[J];电气传动;1990年06期
9 李中健,安锦文;全包线飞行控制系统设计方法研究[J];飞行力学;2001年01期
10 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹建荣,虞烈,谢友柏;超高速同步摄影机驱动系统的研究[J];兵工学报;2001年03期
2 管萍,张凤池;基于神经模糊控制的交流调速系统[J];北京机械工业学院学报;1998年04期
3 刘琳;沈颂华;刘强;;小波网络在直接转矩控制系统低速运行中的应用[J];北京航空航天大学学报;2006年09期
4 卢骥;;电动车辆用的新型变频调速器[J];变频器世界;2006年04期
5 刘京湘;张敏;李新君;;包含静止无功发生器的电力系统逆系统解耦控制[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2006年04期
6 熊幸明;变频调速技术的应用与发展[J];长沙大学学报;2005年05期
7 王晓远,邓建,陈益广;交流电机实时仿真系统以及实时性的研究[J];电工电能新技术;2001年03期
8 曹建荣,虞烈,谢友柏;感应型磁悬浮电动机的解耦控制[J];电工技术学报;2000年05期
9 刘国海,戴先中;感应电动机调速系统的解耦控制[J];电工技术学报;2001年05期
10 吴忠,史永丽;感应电动机非线性解耦控制的动态性能分析[J];电工技术学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 ;The Rectangular Fluctuation Control of Improved Direct Torque Controlled Permanent Magnet Synchronous Machines Based on RBF Network[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 周渊深;;双馈风力发电机转子交叉耦合电压的解耦研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;A Novel Approach to Speed Sensorless Vector Control of Asynchronous Motor Based on Active-Disturbance Rejection Controller[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 张兴华;;感应电机的自适应逆解耦控制[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 李艳;邵曰祥;邵世煌;;一种智能控制高性能交流调速系统[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
6 杨苹;刘穗生;陈武;杨金明;;基于无源性理论的异步电机的转速控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
7 刘栋良;赵光宙;裘君;;灰色反馈线性化控制策略及其应用[A];第12届全国电气自动化与电控系统学术年会论文集[C];2004年
8 李凯;陈兴林;宋申民;;基于神经网络的感应电机软起动控制器设计[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第六分册)[中南大学学报(增刊)][C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓歆;异步电机全阶磁链观测器的设计分析及其应用研究[D];华中科技大学;2010年
2 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 刘丽英;线性自抗扰控制策略在异步电机调速系统中的应用研究[D];天津大学;2010年
4 符晓;电励磁同步电机低开关频率控制技术研究[D];中国矿业大学;2011年
5 于金鹏;基于模糊逼近的交流电动机自适应控制[D];青岛大学;2011年
6 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
7 胡孟权;推力矢量飞机非线性飞行控制律设计研究[D];西北工业大学;2002年
8 黄曼磊;H_∞控制理论在船舶电站中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 骆再飞;滑模变结构理论及其在交流伺服系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
10 方一鸣;冷连轧机速度系统建模仿真及鲁棒控制研究[D];燕山大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
2 史大伟;宽频调速系统设计及精度分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘晟楠;基于灰色预测反馈线性化伺服控制算法的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 姚琳琳;永磁同步电机交流伺服系统的反推控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 熊祥;基于无速度传感器的交流异步电机智能控制技术研究[D];华东理工大学;2011年
6 丁辉;交流伺服驱动器的实现及其速度环非线性控制算法的研究[D];浙江大学;2011年
7 王林涛;混杂系统优化控制数值求解及其在非线性系统控制中的应用[D];浙江大学;2011年
8 刘姣;基于参数辨识的永磁直驱风力发电机无传感器控制技术研究[D];浙江大学;2011年
9 吴正成;基于等价输入干扰估计器的永磁同步伺服系统的设计与实现[D];江南大学;2011年
10 赵新咏;感应电机无速度传感器转子磁场定向矢量控制系统的研究[D];北方工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹建荣,虞烈,魏泽国,王勉华;基于逆系统理论的感应电动机解耦控制的研究[J];电工技术学报;1999年01期
2 陈冲,齐虹;非线性状态反馈解耦控制的交流数字调速系统[J];电工技术学报;1999年01期
3 陈硕,薛昭武;电压型PWM逆变器输出误差分析及其补偿[J];电工技术学报;2001年02期
4 陈硕,MineoTsuji;基于磁通观察器的感应电机无速度传感器矢量控制系统[J];电工技术学报;2001年04期
5 刘国海,戴先中;感应电动机调速系统的解耦控制[J];电工技术学报;2001年05期
6 陈硕,辻峰男;基于磁通观察器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统的参数在线辨识[J];电工技术学报;2003年03期
7 缪波涛,孙旭东,刘丛伟,张洋,李发海;一种异步电动机矢量控制的转速辨识方法[J];电工技术学报;2003年03期
8 王勋先,丁刚,韩曾晋;基于逆系统方法感应电动机调速系统的分析及控制[J];电机与控制学报;1998年03期
9 朱鹏程,康勇,陈坚;异步电机直接转矩控制系统研究[J];电力电子技术;2003年01期
10 刘妹琴;神经网络控制的交流位置伺服系统[J];电气传动自动化;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 庄圣贤;无传感速度伺服矢量变频调速系统的研究[D];电子科技大学;1999年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡彦奎;KBS-1型交流电机变频调速装置功能的扩展[J];常州工学院学报;2004年06期
2 李山,王明渝,刘和平;基于DSP的六相感应电机矢量控制系统设计[J];大电机技术;2005年03期
3 王涛;肖建;徐英雷;;感应电机转子磁链闭环鲁棒观测方法研究[J];铁道学报;2009年01期
4 徐小增,李叶松,秦忆;矢量控制感应电机参数变化的影响研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年07期
5 霍红义;感应电机传动的控制技术[J];煤;2004年01期
6 翟丽,孙逢春,张承宁;电动汽车感应电机驱动系统矢量控制的双CPU实现[J];微特电机;2004年02期
7 刘小虎;李海林;谭笑;;基于串联铁耗模型的感应电机矢量控制分析[J];海军工程大学学报;2008年02期
8 李子昀;;一种考虑铁耗的感应电机最大效率控制系统[J];大电机技术;2011年03期
9 耿士广;胡安;马伟明;李卫超;何娜;鲁军勇;;矢量控制感应电机起动机理及直流预励磁研究[J];电工技术学报;2011年03期
10 刘思华;王英;胡广大;;感应电机高性能鲁棒速度跟踪控制器设计[J];电机与控制学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 初升;郭庆鼎;;神经网络磁通观测器在感应电机矢量控制中的应用[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
2 王谦;周亚丽;张奇志;;感应电机无速度传感器矢量控制的研究[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年
3 李永东;李明才;郑泽东;;异步电机无速度传感器矢量控制低速发电不稳定问题研究[A];第12届全国电气自动化与电控系统学术年会论文集[C];2004年
4 王毅;刘畅;;一种含微分形式的矢量控制方法在电动汽车用感应电动机上的应用[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
5 钟扬;叶云岳;赵光宙;;直线感应电机的新型PID控制研究综述[A];直线电机与自动化——2002年全国直线电机学术年会论文集[C];2002年
6 黄秋芳;黄敬党;;交流电动叉车驱动系统发展现状及常用方案比较[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
7 刘启芳;刘健;;中压大功率变频器在新钢高线厂的应用[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
8 侯靖;孟哲;;矢量控制和直接转矩控制的分析对比[A];2008年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上)[C];2008年
9 杨霞;杨波;杜继光;;永磁同步电动机矢量控制系统设计[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
10 陈晓;;变频器矢量控制与直接转矩控制的比较与探讨[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王离昕;三垦高性能矢量控制变频器即将上市[N];中国纺织报;2008年
2 夏志国;科比F5开环矢量控制变频器改进电机输出转矩特性[N];中国纺织报;2007年
3 张永法;日本明电舍生产新型驱动装置[N];中国纺织报;2008年
4 世淮;变频器发展趋势浅析[N];中国电力报;2006年
5 陈开胜;变频器发展凸显六面[N];中国电力报;2007年
6 记者 尹传红;新一代高功能紧凑型变频器亮相[N];科技日报;2006年
7 刘成;创新节能技术 提升核心竞争力[N];经济日报;2008年
8 ;高压变频调速关键控制技术及其发展趋势[N];中国电力报;2008年
9 刘文硕;电控与纺机的节能对接[N];中国纺织报;2007年
10 陈慕鸿;细算三笔账 节能还要靠技术创新[N];证券日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王涛;感应电机交流调速鲁棒控制若干方法研究[D];西南交通大学;2007年
2 王爱元;变频器供电的感应电机节能控制若干技术的研究[D];华东理工大学;2010年
3 陈维;无速度传感器感应电机的神经网络鲁棒自适应控制理论研究[D];湖南大学;2010年
4 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
5 王瑞;面向机车牵引的感应电机传动技术研究[D];华中科技大学;2012年
6 胡楷;交流驱动系统模型参考自适应控制技术[D];国防科学技术大学;2004年
7 徐占国;电动车用感应电机矢量控制系统的研究[D];大连理工大学;2010年
8 李凯;轻载感应电机效率优化与软起动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 张伟;无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究[D];浙江大学;2001年
10 陈仲伟;基于飞轮储能的柔性功率调节器关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冼成瑜;基于全模糊控制器的感应电机矢量控制系统研究[D];重庆大学;2004年
2 孙剑峰;基于TI-DSP的专用伺服系统研究[D];浙江大学;2006年
3 夏俭军;感应电机的模糊控制及数字实现技术研究[D];南京工业大学;2005年
4 贾涛;智能化感应电机变频调速系统的研究[D];湖南大学;2004年
5 时荣超;旋转磁场电动式磁悬浮装置控制的研究[D];北京交通大学;2010年
6 钟晖;矢量控制感应电动机转速辨识方法研究[D];重庆大学;2003年
7 张伟;感应电动机直接转矩控制技术在电动汽车中的应用[D];重庆大学;2004年
8 蔡骊;感应电机无速度传感器矢量控制系统[D];浙江大学;2003年
9 马华;高速列车用感应电机弱磁控制方法的研究[D];北京交通大学;2010年
10 赵荣国;交流电机电磁转矩性能的比较研究[D];河南理工大学;2010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