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滑模变结构及在开关磁阻电机调速系统的应用

刘越  
【摘要】: 滑模变结构控制自20世纪50年代产生以来,因其对参数摄动和外界干扰的不敏感性,受到了控制界的广泛关注。近年来,随着计算机技术的发展和工业自动化领域的实际需要,滑模变结构控制算法在实际工程中逐渐得到推广和应用,如电机与电力系统控制、机器人控制、飞机控制、卫星姿态控制等。 开关磁阻调速电机系统是在20世纪70年代迅猛发展起来的一种新型的电动机调速系统。该系统以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电一体化产品。其突出特点是效率高、节能效果好,调速范围广,无起动冲击电流,起动转矩大,控制灵活,此外,还具有结构简单、坚固可靠,成本低等优点。除可以取代已有的电气传动调速系统(如直流调速、变频调速系统)外,SRD还十分适用于运输车辆驱动、龙门刨床、各种机械等需要重载起动,频繁起动、正反转,长期低速运行等应用场合。 本文首先介绍了滑模变结构控制的历史现状及存在的问题,给出了滑模变结构控制的有关概念,分析了滑动模态的到达条件、存在条件、稳定性和控制律的设计等问题。其次介绍了开关磁阻电机的基本结构、基本原理、开关磁阻电机的运行特性并建立了电机的非线性模型。 着重讨论了滑模变结构控制的抖振问题,并给出削弱抖振的诸多方法。通过对开关磁阻电机运行特性的分析,文中先后给出两种削弱抖振问题的积分型控制器和加权控制器的设计方案。该方法充分利用了滑动模态强鲁棒性的优点,给出了每种方案的数例仿真,仿真结果表明所提方案是有效的可行的。最后,在原有控制器的基础上,为了进一步提高系统抗干扰性和鲁棒性,将模糊控制和滑模变结构控制相结合,设计了模糊滑模控制器(FVSC)并对开关磁阻电机调速系统进行控制,给出数例仿真,仿真结果表明所提方案是有效的、可行的。


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