永磁同步电机的混沌同步与混沌控制

论文摘要

混沌学是一门多学科交叉互通的学科,所以混沌控制理论可以在各个不同学科中得到广泛的应用。近年来,随着在各个领域中混沌行为被不断发现,混沌理论也得到了长足的发展。虽然混沌学的研究已经经历了数十年,但是对于混沌控制理论的研究却仍然处于初级阶段。所以针对电机展开的混沌控制理论的研究是有重要理论意义和现实价值的。本文着重对永磁同步电机(PMSM)的混沌同步与混沌控制问题进行了细致的研究和分析。本文首先介绍了混沌发展史、混沌基本理论、三个经典的混沌系统以及混沌同步控制的几种经典的控制方法。同时,对研究对象永磁同步电机根据其数学模型建立了混沌模型,在此基础上,对永磁同步电机的混沌特性进行了分析。然后由于电机在不同的工作场合,其混沌行为会表现出有利和有害两个方面的特性。所以本文在永磁同步电机的混沌模型的基础上,根据不同理论分别设计了混沌同步与混沌控制的两个控制器:(1)根据反步法的控制原理和思路,设计永磁同步电机的混沌同步控制器。通过Matlab进行仿真研究,结果证明了采用所设计的控制器可以使得两个初始条件不一的永磁同步电机迅速的趋于同步。(2)根据李雅普若夫指数的控制方案设计的控制器可以消除永磁同步电机的混沌状态。仿真结果显示该控制器可以使得系统快速的收敛于任意期望点上,这证明了该控制方法的有效可行性。最后在空间矢量调制(SVPWM)原理和混沌控制器的基础上,以电机控制中常用的控制芯片TMS320F2812为核心。在硬件方面,完成了主电路和控制电路的硬件电路设计;在软件方面,完成了软件控制系统的设计,包括主程序和中断服务程序。在软、硬件系统的基础上,完成了对永磁同步电机的实验,获得的实验结果和理论研究一致。为将来的更加深入的研究奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混沌理论概述
• 1.2.1 混沌理论发展简介
• 1.2.2 混沌基本理论
• 1.2.3 经典混沌系统
• 1.3 混沌控制与同步
• 1.3.1 混沌控制及同步研究内容
• 1.3.2 典型的混沌同步方法
• 1.4 本文研究课题和主要内容
• 1.4.1 研究课题
• 1.4.2 主要内容
• 第2章 永磁同步电机结构与模型分析
• 2.1 引言
• 2.2 永磁同步电机数学模型
• 2.2.1 永磁同步电机的空间坐标系统
• 2.2.2 各坐标系间转换
• 2.2.3 数学模型建立
• 2.3 永磁同步电机混沌模型
• 2.3.1 混沌模型建立
• 2.3.2 永磁同步电机混沌特性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于反步法的永磁同步电机混沌同步控制
• 3.1 引言
• 3.2 反步法的原理
• 3.3 基于反步原理的控制器设计
• 3.4 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于 Lyapunov 指数的非均匀气隙永磁同步电机的混沌控制
• 4.1 引言
• 4.2 非均匀气隙永磁同步电机离散混沌模型
• 4.3 混沌系统的Lyapunov 指数意义和计算方法
• 4.3.1 混沌系统的Lyapunov 指数意义
• 4.3.2 混沌系统Lyapunov 指数计算方法
• 4.4 基于Lyapunov 指数的混沌控制器设计
• 4.5 仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于 DSP 的永磁同步电机控制系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 空间矢量调制（SVPWM）
• 5.2.1 空间矢量调制原理
• 5.2.2 判断需要合成的矢量所处扇区
• ref 相邻的两个矢量的工作时间计算'>5.2.3 与V_ref相邻的两个矢量的工作时间计算
• A、T_B、T_C'>5.2.4 逆变器A、B、C 三相对应的开关时间T_A、T_B、T_C
• 5.3 混沌控制器的设计
• 5.4 系统硬件电路设计
• 5.4.1 控制系统整体硬件结构
• 5.4.2 主电路部分
• 5.4.3 检测电路部分
• 5.4.4 电压转换电路
• 5.4.5 过流保护电路
• 5.5 系统软件设计
• 5.5.1 系统主程序
• 5.5.2 中断服务子程序
• 5.6 实验结果
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文