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交流驱动系统模型参考自适应控制技术

胡楷  
【摘要】:在电气传动领域,高性能的交流调速系统已经全面取代了直流系统。随着电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展,交流电机驱动控制技术也得到飞速的发展。现代交流传动控制系统总的发展趋势是智能化、模块化、数字化和高频化。电机控制技术进入了以现代控制理论的应用为特征的新的发展阶段。本文的主要研究工作就是针对模型参考自适应技术在电机控制领域的应用开展的。 首先本文系统总结了感应电机数学模型状态空间方程的各种形式,基于该状态空间方程设计了在Matlab/Simulink环境下的S函数感应电机仿真模型。 接着本文对感应电机的自适应磁链观测模型进行了分析,并且提出了一种简化的反馈矩阵计算方法。该算法虽然只能调节2个系统极点的位置,但是计算复杂度大大降低了,有利于实际应用。 对于转速辨识方法,本文首先介绍了常见的速度推算方法和PID调节器转速估计方法。基于MRAS的转速辨识方法是一种高性能、中等复杂度的转速估计方法,是公认的最有前途的转速估计方法。本文对该算法的稳定性进行了理论和仿真证明。本文还基于非线性间接控制系统的绝对稳定性理论提出了一种转速估计算法的设计理论,可以设计任意多种形式的转速辨识方法,并且指出基于MRAS的转速辨识方法实际上是这个理论的一种最优化实现。 感应电机的参数辨识包括参数自整定和转子时间常数在线补偿两方面内容。对于参数自整定,本文介绍了基于空载、堵转试验法测电机参数的算法和基于预测输出二次型最优的参数搜索算法,对后者进行了仿真。本文还把MRAS方法推广到参数在线辨识上来,提出了基于MRAS的转子时间常数在线辨识新方法。理论分析表明该方法具有李雅普诺夫稳定性,仿真证明了该方法的有效性。与转速辨识相似,本文也应用非线性间接控制绝对稳定性理论对上述算法进行了稳定性分析。本文还提出了基于MRAS同时估计参数和转速的方法,对该方法的有效性进行了理论分析和仿真研究。 最后本文设计了基于DSP56F805和IPM的交流传动控制试验平台,详细讨论了常见控制方法的软件设计思路和相关的实验结果。


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