科技研究論文提綱
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題目：基于自抗擾控制器的異步電機矢量控制系統(tǒng)研究
矢量控制技術已被廣泛地應用于高性能異步機調速系統(tǒng)中。然而,由于在實時控制中存在嚴重的外部干擾、參數變化和非線性不確定因素。基于精確電機參數的準確解耦很難實現,并且磁通和轉矩的動態(tài)性能也受到嚴重的影響。為了實現高性能異步電機調速系統(tǒng),本文提出了把自抗擾控制融合到矢量控制中的策略,設計了基于自抗擾的閉環(huán)控制器、轉子磁鏈觀測器和轉速辨識三部分組成。
轉速環(huán)和電流環(huán)控制器直接影響矢量控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。在保持控制性能的前提下,本文應用自抗擾控制ADRC理論,處理轉速與電流方程中的未知外擾和模型耦合項,并設計了相應的控制器。該控制器設計為一階結構,簡化了模型結構,降低了計算量,大大提高了ADRC的實用性。轉子磁鏈觀測是矢量控制的關鍵,為了消除轉子電阻攝動對磁鏈觀測的影響。本文提出了一種基于模型補償擴張狀態(tài)觀測器(ESO)的轉子磁鏈觀測器,將轉子電阻攝動視為系統(tǒng)的模型擾動,采用ESO加以觀測和補償,大大提高了觀測器的觀測精度。
另外,本文提出了基于ESO的轉速辨識算法,利用自抗擾控制系統(tǒng)的已有結構,從ESO的未知模型觀測結果中提取轉速信息,實現了無速度傳感器矢量控制。仿真結果表明,相對于經典PID控制器,自抗擾控制器在較寬的調速范圍內具有更好的動態(tài)性能以及對負載擾動、電機參數變化都具有更好的魯棒性。
中文摘要8-9
英文摘要9-11
第一章 緒論11-20
1.1 交流變頻調速的戰(zhàn)略意義11
1.2 交流變頻調速的發(fā)展和現狀11-14
1.2.1 新型電力電子器件12
1.2.2 PWM控制技術12
1.2.3 數字控制系統(tǒng)12-13
1.2.4 計算機仿真技術13
1.2.5 無速度傳感器技術13-14
1.3 交流變頻調速控制策略14-16
1.3.1 恒壓頻比控制14
1.3.2 滑差頻率控制14
1.3.3 矢量控制14-15
1.3.4 直接轉矩控制15
1.3.5 非線性控制15-16
1.4 異步電機矢量控制系統(tǒng)的高性能控制方法16-18
1.4.1 控制方法總體研究16-17
1.4.2 本文擬采用的控制方法17-18
1.5 本文研究的主要內容18-20
第二章 異步電機變頻調速系統(tǒng)理論20-36
2.1 矢量控制的基本原理20-22
2.1.1 矢量坐標變換坐標系20-21
2.1.2 坐標變換關系21-22
2.2 異步電動機的數學模型22-27
2.2.1 異步電動機在A-B-C靜止坐標系下的數學模型22-24
2.2.2 異步電動機在α-β靜止坐標系下的數學模型24-25
2.2.3 異步電動機在d-q旋轉坐標系下的數學模型25-27
2.3 基于轉子磁場定向的異步電機矢量控制系統(tǒng)27-30
2.4 空間電壓脈寬調制(SVPWM)技術的基本原理30-33
2.4.1 基本電壓控制矢量31-32
2.4.2 磁鏈軌跡的控制32
2.4.3 T_0和T_7計算32
2.4.4 扇區(qū)號的確定32-33
2.5 無速度傳感器矢量控制33-34
2.5.1 無速度傳感技術的發(fā)展現狀33-34
2.5.2 無速度傳感技術中需解決的問題34
2.6 本章小節(jié)34-36
第三章 自抗擾控制基本原理及控制器設計36-48
3.1 引言36
3.2 自抗擾控制器的發(fā)展36-38
3.2.1 傳統(tǒng)的PID控制及優(yōu)缺點36-37
3.2.2 自抗擾控制器的發(fā)展歷程37-38
3.3 自抗擾控制器的數學模型38-43
3.3.1 跟蹤微分器39-41
3.3.2 擴張狀態(tài)觀測器41-42
3.3.3 非線性狀態(tài)誤差反饋控制律42-43
3.4 自抗擾控制器的設計43-46
3.4.1 轉速環(huán)控制器43-44
3.4.2 電流環(huán)控制器44-45
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