电动叉车行走电机系统运行效率优化控制研究

论文摘要

由于叉车起动频繁,轻载工作时间较长,使电动叉车行走驱动电机经常工作在非经济运行状态,效率低下。本文以中小功率异步电机为研究对象,开展了异步电机效率优化控制研究。论文主要包括以下几个方面:总结了国内外叉车的发展趋势及电动叉车的发展现状,分析了电动叉车行走系统和提升系统损耗组成。总结了常用的异步电机节能控制方式的优缺点,结合损耗模型控制和最小功率搜索控制方式,提出了基于模糊逻辑算法搜索最优励磁电流,控制电机运行在最小损耗处。针对常用的MATLAB/Simulink模块库提供的电机模型不带铁损的缺点,本文提出了一种在M、T坐标下计铁损的异步电机数学模型。该模型符合电机的实际情况,简单、可靠、易于实现。建立了此电机模型下的交流SVPWM调速系统控制模型。为了验证了本文建立的异步电机数学模型的准确性,实验测量了电动叉车行走电机空载时的输入电流,转子角频率等数据。通过计算,与仿真结果对比,两者基本吻合,说明本文建立的带铁损的异步电机数学模型是准确的。测试了不同工况下电动叉车行走电机系统的效率,为设计效率优化控制系统提供依据。结合行走电机系统的特点,设计了基于模糊逻辑控制的异步电机运行效率优化方案。通过调整输入输出的隶属度函数,解决了系统在效率最优点处的振荡问题。设计的比例因子不需要通过仿真计算,可以在线计算得到。通过计算机仿真研究分析,可以看出该方案通过模糊控制可以很快地搜索到电机效率的最优点,动态响应较快,节能效果较好。与实验对比,能明显地提高行走电机系统的效率。根据设计方案,对模糊逻辑效率优化控制系统进行了软件设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 叉车的发展趋势
• 1.1.1 叉车在国外的发展趋势
• 1.1.2 叉车在国内的发展趋势
• 1.1.3 电动叉车的技术发展趋势
• 1.2 交流异步电机的应用
• 1.2.1 异步电机应用现状
• 1.2.2 各类电机性能比较
• 1.2.3 交流异步电机在叉车上的应用要求
• 1.3 异步电机节能控制发展概况
• 1.3.1 异步电机常用控制方法
• 1.3.2 异步电机节能控制方向
• 1.4 课题的意义
• 1.5 课题所做的主要工作
• 第二章 异步电机驱动系统效率优化方法
• 2.1 电动叉车工作损耗分析
• 2.1.1 电动叉车提升系统效率分析
• 2.1.2 电动叉车行走系统效率分析
• 2.2 异步电机驱动系统损耗分析
• 2.2.1 异步电机的功率分配
• 2.2.2 异步电机损耗的具体组成
• 2.2.3 逆变器损耗分析
• 2.3 异步电机效率优化方法
• 2.3.1 损耗模型控制法（Loss Model Controller——LMC）
• 2.3.2 搜索控制法（Search Controller-SC）
• 2.3.3 最小定子电流控制法
• 2.3.4 效率优化控制方法的改进
• 2.4 本章小结
• 第三章 异步电机及其驱动系统模型仿真
• 3.1 Matlab/Simulink Fuzzy Logic介绍
• 3.2 变频调速时异步电机模型的建立
• 3.2.1 坐标变换
• 3.2.2 考虑铁损时异步电机数学模型
• 3.2.3 考虑铁损时异步电机仿真模型
• 3.2.4 仿真结果及分析
• 3.3 异步电机的矢量控制
• 3.3.1 控制原理
• 3.3.2 矢量控制实现方法及原理框图
• 3.3.3 磁通观察器
• 3.3.4 最优效率控制的矢量变频调速系统
• 3.4 本章小结
• 第四章 行走电机系统效率测试及电机模型验证
• 4.1 实验目的和内容
• 4.2 实验总体方案设计
• 4.2.1 实验设备
• 4.2.2 实验方案
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 行走电机系统效率测试
• 4.3.2 异步电机模型验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 模糊逻辑效率优化控制器的设计
• 5.1 模糊逻辑控制系统基本理论
• 5.1.1 模糊逻辑及系统
• 5.1.2 模糊控制器的结构
• 5.1.3 模糊控制器的基本工作原理
• 5.2 模糊控制系统设计
• 5.2.1 模糊控制器结构设计
• 5.2.2 比例因子的选定
• 5.2.3 模糊语言变量与隶属度设计
• 5.2.4 模糊控制规则设计
• 5.3 效率优化控制仿真系统
• 5.4 仿真结果及分析
• 5.5 模糊控制算法的软件实现
• 5.5.1 系统软件程序结构设计
• 5.5.2 控制器的离散化
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要研究成果