無(wú)速度傳感器高性能感應(yīng)電機(jī)速度控制研究

無(wú)速度傳感器高性能感應(yīng)電機(jī)速度控制研究

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要由于感應(yīng)電機(jī)模型的多變量、非線性、強(qiáng)耦合特點(diǎn),電機(jī)參數(shù)隨溫度變化等復(fù)雜現(xiàn)象,電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一些速度控制方法難以獲得預(yù)期效果。為了提高控制性能,人們對(duì)感應(yīng)電機(jī)速度控制做了大量的研究,并提出了很多有效的速度控制方法。同時(shí)為了得到高性能的轉(zhuǎn)速控制,采用速度閉環(huán)控制是必不可少的。然而在實(shí)際的應(yīng)用中,電機(jī)參數(shù)的變化會(huì)極大地影響控制器性能,且感應(yīng)電機(jī)的速度一般是由電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置測(cè)量得到,速度傳感器成了進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能的瓶頸。因此,在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,如何提高系統(tǒng)的魯棒性實(shí)現(xiàn)高性能控制,以及如何實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳

2、感器感應(yīng)電機(jī)控制引起了國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。本文將在改善控制系統(tǒng)性能和實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器交流調(diào)速方面進(jìn)行研究和探討。首先給出了一些必要的背景知識(shí)來(lái)說(shuō)明矢量控制和滑模控制的基本工作原理,以及感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型;然后依次探討了:(1)基于反饋線性化的感應(yīng)電機(jī)無(wú)速度傳感器變結(jié)構(gòu)滑??刂疲涸谠摽刂撇呗灾校岢隽艘环N基于微分幾何和反饋線性化的無(wú)速度傳感器非線性滑??刂破?;轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子磁通的瞬態(tài)性能通過(guò)選擇線性參考模型的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié);另外,基于電機(jī)模型的簡(jiǎn)單的觀測(cè)器被提出用于轉(zhuǎn)子磁通、轉(zhuǎn)子速度和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的估計(jì)。通過(guò)仿真試驗(yàn)證明該控制策略具

3、有快速的響應(yīng)時(shí)間和好的跟蹤性能;速度與磁通之間的完全解耦;對(duì)參數(shù)不確定的魯棒性;并且磁通和速度觀測(cè)系統(tǒng)也顯示了其有效性,從而消除了速度傳感器帶來(lái)的麻煩。(2)基于矢量控制的無(wú)速度傳感器感應(yīng)電機(jī)滑模速度控制器:利用變結(jié)構(gòu)滑??刂撇呗耘c間接磁場(chǎng)定向控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)速度控制器;同時(shí),把矢量控制下的穩(wěn)態(tài)關(guān)系應(yīng)用到觀測(cè)器系統(tǒng)中估計(jì)轉(zhuǎn)子速度。通過(guò)仿真試驗(yàn)證明,該控制算法響應(yīng)速度快,跟蹤性能好,且具有很好的魯棒性。而觀測(cè)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)速估計(jì)準(zhǔn)確。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文(3)基于電流估計(jì)的無(wú)速度傳感器感應(yīng)電機(jī)控制:利用一個(gè)電流模型

4、對(duì)電機(jī)的定子電流進(jìn)行估計(jì);被控的定子電壓同時(shí)應(yīng)用在電流模型和感應(yīng)電機(jī)模型中,使電流模型輸出的定子電流與電機(jī)模型輸出的定子電流之差趨于零,來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速;并根據(jù)本章提出的控制算法的具體情況對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)進(jìn)行了辨識(shí),以提高系統(tǒng)的控制性能。通過(guò)仿真試驗(yàn)證明,該算法避免了對(duì)轉(zhuǎn)速的估計(jì),簡(jiǎn)單且性能好,并可以準(zhǔn)確、快速的辨識(shí)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在本論文的最后做了一下總結(jié)并給出了下一步的工作重點(diǎn)。關(guān)鍵詞:無(wú)傳感器感應(yīng)電機(jī):速度控制;滑??刂?;電流模型山東大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTDuetomultivariable,nonlin

5、earity,strongcouplingandvaryingwithtemperaturechangesoftheparametersofinductionmotor,itisdifficulttofindcontrolmethodswithexpectedperformanceinIMdrivesystem.Inordertoimprovecontrolperformance,alotofworkhavebeenundertakentodevelopthespeedcontrollers.Meanwhile,toac

6、hievehighperformancespeedcontrol,itisnecessarytoapplyclose-loopcontrolofspeed.Generally,rotorspeedisobtainedbyspeedsensor.Speedsensorwillmakethecontrolperformancedegraded.Therefore,manystudiesandresearches,inthecontrolofinductionmotordrives,havefocusedonimproving

7、performanceofspeedcontrollerandeliminatingthespeedsensorfromthecontrolsystem.Themainchallengeofthispaperistointroducethespeedcontrolmethodsofinductionmotorandtheestimationmethodsofrotorspeed.Initially,thenecessarybackgroundisprovidedtoexplaincontrolmethods,speede

8、stimationalgorithmsandmathematicmodelofinductionmotor.Thenthreecontrolalgorithmsarestudiedanddiscussedspecifically:(1)Speedsensorlesssliding—modecontrolforindu

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