無(wú)速度傳感器異步電機(jī)變頻調(diào)速與位置伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、該論文的研究目標(biāo)一是用bang-bang控制思想實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速定位系統(tǒng),二是分析基于擴(kuò)展的卡爾曼濾波器(EKF)異步電機(jī)閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)器的性能.前者的重點(diǎn)是最優(yōu)時(shí)間控制方法、模糊控制器的推理以及運(yùn)動(dòng)相軌跡分析;后者側(cè)重于EKF的狀態(tài)估計(jì)方法、噪聲模型對(duì)濾波估計(jì)性能的影響以及噪聲模型的辯識(shí)方法.通篇論文圍繞無(wú)速度傳感器下的電氣傳動(dòng)控制來(lái)進(jìn)行,關(guān)于近幾年這方面的研究成果,首先在第一章緒論中作了歸納和總結(jié).論文第二章從異

2、步電機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型入手,介紹了一種基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的帶電流內(nèi)環(huán)控制的電壓型逆變器輸出閉環(huán)矢量控制結(jié)構(gòu),在理論上證明了該模型可省略電壓前饋解耦環(huán)節(jié),采用F240DSP芯片構(gòu)建的帶速度傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證了其定子電流勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量有良好的解耦控制特性.接著,分析了Pontryagin極小值原理,指出用bang-bang開(kāi)關(guān)信號(hào)可對(duì)上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)時(shí)間控制,若速度量采用估計(jì),則生成無(wú)速度傳感器的時(shí)間最優(yōu)系統(tǒng).bang-bang控制實(shí)現(xiàn)的難

3、點(diǎn)是,在運(yùn)動(dòng)相平面的原點(diǎn)周?chē)仔纬蓸O限環(huán)或出現(xiàn)振蕩.為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速定位系統(tǒng),實(shí)際系統(tǒng)采用速度開(kāi)環(huán)、位置閉環(huán)結(jié)構(gòu),速度量從模糊控制器得到,既不實(shí)測(cè)也不軟件估計(jì),用模糊開(kāi)關(guān)線代替真實(shí)開(kāi)關(guān)線進(jìn)行控制量狀態(tài)切換,無(wú)極限環(huán)或振蕩現(xiàn)象,而成本則大大降低.該章最后分析了能耗制動(dòng)的相軌跡.論文第三章對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速定位系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,重點(diǎn)介紹了196MX PTS中斷系統(tǒng)對(duì)高速處理實(shí)時(shí)邏輯信號(hào)和消除編碼盤(pán)光電頭邊緣振蕩效應(yīng)所起的作用、IPM

4、模塊的安全性分析設(shè)計(jì)等,同時(shí)給出了完整的實(shí)驗(yàn)波形分析以及基本算法.論文第四章詳細(xì)闡述了EKF作為觀測(cè)器又是估計(jì)器用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)的工作原理、遞歸算法、濾波估計(jì)器的性能特點(diǎn)等.卡爾曼濾波估計(jì)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)是,電機(jī)運(yùn)行的消息噪音和測(cè)量噪音模型不易準(zhǔn)確獲得,而濾波估計(jì)的精度和收斂性在很大程度上受其影響.該文用遺傳算法(GA)對(duì)全閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中的EKF噪音模型進(jìn)行離線優(yōu)化辯識(shí),仿真結(jié)果表明,GA尋優(yōu)到的噪音模型使采用卡爾曼濾波器的無(wú)速