异步电机自抗扰矢量控制调速系统

【摘要】：实现异步电机的高性能控制 是现代工业的迫切要求 论文以高性能异步 电机调速系统为研究对象 针对其模型非线性和不确定性问题 在转子磁链观 测 闭环控制器设计以及转速和转子电阻辨识等方面 进行了深入的理论分析 计算机仿真和样机实验研究 论文提出了一种异步电机自抗扰矢量控制系统 实现了高性能鲁棒控制 控制系统主要包括转子磁链观测和闭环控制器设计两部分 转子磁链观测是矢量控制的关键 为抑制测量噪声等外部干扰对磁链观测 的影响 论文提出了一种基于简化 Kalman滤波的转子磁链观测器 采用子观测 器的组合结构 简化了 Kalman滤波算法 为了消除转子电阻摄动对磁链观测的 影响 论文提出了一种基于模型补偿扩张状态观测器 ESO 的转子磁链观测 器 将转子电阻摄动视为系统的模型扰动 采用 ESO 加以观测和补偿 模 型补偿 ESO 算法 将原有的 ESO 磁链开环估计改造为闭环观测 除了不 受转子电阻变化影响外 还避免了纯积分的影响 大大提高了观测器的观 测精度 转速环和电流环控制器直接影响矢量控制系统的动态性能 论文应用 自抗扰控制 ADRC 理论 处理转速与电流方程中的未知外扰和模型耦 合项 并设计了相应的控制器 为提高 ADRC 性能 提出了 ESO 的设计 原则 据此可以提高 ESO 的收敛速度和观测精度 论文提出了一阶 ADRC 的优化结构以及相应的参数选取规律 采用线性模型替代典型 ADRC 中的 部分非线性环节 在保持控制性能的前提下 简化了模型结构 降低了计 算量 大大提高了 ADRC 的实用性 论文提出了基于 ESO 的转速辨识算法 实现了无速度传感器矢量控制 利 用自抗扰控制系统的已有结构 从 ESO 的未知模型观测结果中提取转速信息 进一步地 提出了三角波激励法 在转子磁链参考值上注入三角波 实现了转 子电阻的快速光滑辨识 提高了转速辨识精度 研制了异步电机自抗扰矢量控制调速系统样机 通过仿真和物理实验 验 证了本文提出的控制方法的正确性和有效性