基于磁链预测与参数优化的直接转矩控制系统仿真研究

论文摘要

本论文选题出白辽宁省教育厅高等学校科学技术研究项目《智能优化与转矩预测控制相结合的直接力矩控制新方法》。论文一方面立足于对直接转矩控制方法的理论分析与验证,根据异步电动机的调速要求和控制器件的发展现状与趋势,分析直接转矩控制系统的结构及控制参数对系统动态性能的影响;另一方面针对分析结果提出有效的方案,提高直接转矩控制系统高动态转矩响应下的稳定性。论文的研究重点之一是解析直接转矩控制的低频脉动问题,本文从的理论与系统的结构两个方面详细的分析了各种因素对直接转矩控制系统低频脉动幅度的影响,并采用计算机仿真的方法从定性和定量的角度对分析结果进行了验证。论文在上述分析的基础上,验证了多种直接转矩控制低频脉动的改善方案。并提出了基于磁链预测与参数优化的直接转矩控制系统,根据控制频率的不同,采用了两种不同的预测控制方案进行变结构控制。在次低速时增加磁链区域的划分密度,优化开关矢量的选择;在超低速区域则利用转矩预测控制减低转矩脉动。同时利用遗传算法优化系统控制参数,很好地解决了预测控制算法使系统对电机参数的依赖性增加的问题。论文建立了基于MATLAB/SIMULINK软件环境的异步电动机直接转矩控制系统仿真模型,验证了传统直接转矩控制算法并进行理论分析,对产生低频脉动的原因进行深入的仿真研究。同时对基于磁链预测与参数优化的直接转矩控制系统进行了计算机仿真,仿真结果表明:本方案可以有效的减小低频脉动,使得系统的动态性能有很大的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直接转矩控制的研究现状
• 1.3 直接转矩控制技术的发展趋势
• 1.4 本课题的意义及主要研究内容
• 第二章 直接转矩控制系统及其低频分析
• 2.1 引言
• 2.2 直接转矩控制基本原理
• 2.2.1 异步电动机数学模型
• 2.2.2 逆变器数学模型
• 2.2.3 直接转矩控制原理
• 2.3 异步电动机直接转矩控制系统结构
• 2.4 直接转矩控制系统仿真研究
• 2.4.1 基于MATLAB/Simulink的DTC控制系统仿真研究
• 2.4.2 基于MATLAB/M-File的DTC控制系统仿真研究
• 2.5 异步电动机直接转矩控制低频脉动分析
• 2.5.1 低速时磁链控制性能分析及其仿真
• 2.5.2 低频时转矩控制性能分析及其仿真
• 2.5.3 低速时逆变器性能分析及其仿真
• 第三章 DTC系统低频脉动的抑制方案
• 3.1 改进型定子磁链观测器
• 3.2 磁链区域细化
• 3.3 死区效应补偿
• 3.4 恒定开关频率
• 第四章 基于磁链预测的直接转矩控制
• 4.1 预测控制发展及其思想方法
• 4.1.1 预测控制的发展现状
• 4.1.2 预测控制的思想方法
• 4.2 基本预测控制方法
• 4.2.1 非参数模型预测控制
• 4.2.2 参数模型预测控制
• 4.2.3 变量和有约束预测控制
• 4.2.4 预测函数控制
• 4.2.5 神经网络预测控制
• 4.3 预测控制基本原理
• 4.3.1 预测模型
• 4.3.2 滚动优化
• 4.3.3 反馈校正
• 4.3.4 预测控制的鲁棒稳定性
• 4.4 磁链预测控制
• 4.4.1 基本原理
• 4.4.2 仿真与实验
• 第五章 DTC系统的启动过程分析
• 5.1 引言
• 5.2 启动方法
• 5.2.1 串行启动法
• 5.2.2 并行启动法
• 5.2.3 混合启动法
• 5.3 启动脉动分析
• 第六章 智能参数优化
• 6.1 引言
• 6.2 遗传算法
• 6.2.1 遗传算法进行控制器参数优化的优势
• 6.2.2 遗传算法的基本思想及总体算法过程
• 6.2.3 编码与解码
• 6.2.4 适应度函数的确定
• 6.2.5 遗传操作
• 6.2.6 收敛条件
• 6.2.7 遗传算法程序流程图
• 6.3 基于遗传算法的智能参数优化
• 第七章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢