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《基于模糊控制的直接轉(zhuǎn)矩控制仿真與研究_-》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、最優(yōu)控制與智能控制基礎(chǔ)文獻(xiàn)總結(jié)報(bào)告1研究背景及意義電動(dòng)機(jī)是電能向機(jī)械能展緩的能量載體。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防科技日常生活中廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電氣傳動(dòng)。電氣傳動(dòng)技術(shù)分為直流電氣傳動(dòng)和交流電氣傳動(dòng)兩大類。長(zhǎng)期以來(lái)，由于直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能都比較理想，直流電氣傳動(dòng)一直在電氣調(diào)速系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位。然而，由于直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)上存在的機(jī)械換向器和電刷，是它具有一些難以客服的缺點(diǎn)，如成本高、制造工藝復(fù)雜、維護(hù)麻煩、壽命短、使用受環(huán)境限制等，使其很難向大容量、高點(diǎn)也、高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。交流電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
2、、價(jià)格低廉容易制造、運(yùn)行可靠可以以更高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的運(yùn)用，但交流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合的控制對(duì)象，調(diào)速?gòu)?fù)雜，實(shí)現(xiàn)高精度控制比較困難。近代以來(lái)產(chǎn)生了各種各樣的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，主要有：降電壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速、變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速[1]。在20世紀(jì)30年代，變頻調(diào)速就己經(jīng)被認(rèn)為是交流異步電動(dòng)機(jī)的一種較好的調(diào)速方法，但由于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)備條件的限制，變頻調(diào)速技術(shù)沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用。60年代，隨著控制技術(shù)和電力
3、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速裝置研制成功，交流調(diào)速技術(shù)重新受到人們的重視，成為電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向。90年代以來(lái)，隨著新型電力電子器件的產(chǎn)生、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論和智能控制理論在電機(jī)控制技術(shù)中的應(yīng)用，交流調(diào)速技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其調(diào)速性能可以和直流調(diào)速技術(shù)性能相媲美，并且已經(jīng)逐步取代直流調(diào)速技術(shù)。交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)從誕生至今先后出現(xiàn)了四種主要的調(diào)速控制系統(tǒng)：V/F=C(常數(shù))控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制（也稱為磁場(chǎng)定向控制）和直接轉(zhuǎn)矩控制[2]。直接轉(zhuǎn)矩控制（DirectTorqu
4、eControl,DTC）方法是在1985年由德國(guó)魯爾大學(xué)的Depenbrock教授首次提出的，它是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的一種交流變頻調(diào)速技術(shù)。盡管矢量控制在理論上可以達(dá)到很高的控制性能，但在實(shí)際上，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)性能受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，再加上矢量控制中復(fù)雜的矢量變換，都使矢量控制的實(shí)際控制效果難以達(dá)到理論分析的結(jié)果。直接轉(zhuǎn)矩控制正式彌補(bǔ)了矢量控制的不足，避免了復(fù)雜的坐標(biāo)變換，減少了對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的依賴性，以其新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能備受人們的青睞，得到迅速發(fā)展
5、。-18-最優(yōu)控制與智能控制基礎(chǔ)文獻(xiàn)總結(jié)報(bào)告直接轉(zhuǎn)矩控制的目標(biāo)是:通過選擇適當(dāng)?shù)亩ㄗ与妷嚎臻g矢量，使定子磁鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁鏈模值和電磁轉(zhuǎn)矩的跟蹤控制，和矢量控制相比直接轉(zhuǎn)矩控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、對(duì)參數(shù)變化魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。雖然直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)跟其它的控制技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，但是作為一個(gè)只有30年歷史的新型技術(shù)，還有很多方面需要改進(jìn)，最突出的問題主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：(1)由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈調(diào)節(jié)器采用滯環(huán)比較器，不可避免地造成了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);(2)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后,電機(jī)的溫度升高,定子電阻
6、的阻值發(fā)生變化,使定子磁鏈的估計(jì)精度降低，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)較大的脈動(dòng);(3)逆變器開關(guān)頻率的高低也會(huì)影響轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的大小，開關(guān)頻率越高轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小，反之開關(guān)頻率越低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越大[3]。這三個(gè)問題使系統(tǒng)在低速時(shí)性能變差，因而系統(tǒng)的調(diào)速范圍受到限制。因此，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、提高低速性能便成為改進(jìn)原始的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要方向。目前，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)已經(jīng)成為熱門的研究課題，為了解決上述的問題，可將模糊控制引入到直接轉(zhuǎn)矩控制的研究。2直接轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀2.1直接轉(zhuǎn)矩國(guó)外研究動(dòng)態(tài)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)首先是由德國(guó)魯爾大學(xué)M.De
7、penhbrok教授于1985年提出，其直接在定子坐標(biāo)下分析電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，采用磁場(chǎng)定向，直接控制異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電機(jī)定子磁鏈。若定子磁鏈控制成六邊形，每個(gè)六分之一個(gè)控制周期，只施加一個(gè)電壓矢量，能減少功率管的切換次數(shù)，改善電力電子器件的發(fā)熱性能。這種控制方法，叫直接自控制(DirectSelfControl,DSC)[4]。1987年，把它推廣到弱磁調(diào)速范圍。定子磁鏈六邊形方案雖然控制簡(jiǎn)單，但電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，尤其在中小功率系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)使轉(zhuǎn)速波動(dòng)到不允許的地步，因此希望定子磁鏈控制形成圓形而不是
8、六邊形。于是，1986年，日本I.Takahashi（高橋勳）教授提出了定子磁鏈為圓形的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方案。定子磁鏈為圓形的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制常稱為直接轉(zhuǎn)矩控制(DirectTorqueControl,DTC)。DTC的定子磁鏈為常數(shù)，其計(jì)算和比較都比較方便，簡(jiǎn)化了六邊形磁鏈的比較過程。1993年，空間矢量控制(SpaceVectorModulation,SV
