交流感应电机的参数辨识及数字控制技术研究

【摘要】：本文针对感应电机这样一个多变量的、强耦合、参数时变的复杂非线性系统，系统地研究了感应电机参数辨识与状态估计方法，给出了一种高性能交流感应电机的全数字控制方案，设计了数字控制系统的硬件和软件。 论文综述了感应电机高性能控策略的发展历程和目前感应电机参数辨识及状态估计的发展现状。从理论上分析了感应电机参数变化对电机控制性能的影响，并对数字控制器和模拟控制器进行了比较，指出了它们应用于电机控制系统中存在的优缺点。 在介绍了三相系和二相系下的感应电机数学模型之后，研究了基于Luenberger磁链观测器的直接矢量控制方法，考虑到转子电阻对磁场定向控制的影响，给出了一种基于模型参考自适应技术的转子电阻辨识方案，理论证明了控制系统是超稳定的；针对无速度传感器矢量控制系统中转速估计存在的问题，对感应电机的速度估计器进行了研究，并比较了几种速度估计方法的优劣；为解决感应电机控制系统对数学模型的依赖性，对感应电机参数的神经网络辨识方案进行了初步的研究。 给出了一种基于数字信号处理器的感应电机数字控制系统实现方案。对控制系统的硬、软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的实时性和安全性；针对TMS320F240定点DSP字长有限的特点，研究了软件设计中提高计算精度和计算速度的措施，采用C和汇编语言混合编程的方法设计了系统的控制软件，实现了感应电机全数字化控制。 论文给出了感应电机转子电阻辨识和转速估计的仿真结果；采用TMS320F240 DSP实现了感应电机开环转速恒压频比控制和闭环转速矢量控制，给出了初步的实验结果。