永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析

论文摘要

永磁同步电机(PMSM)因其体积小、磁密度高、可靠性好以及对环境适应性强等诸多优点,被广泛应用于工农业生产和航空航天等领域。而伴随着这些领域的不断发展,更高的调速精度、更大的调速范围以及更快的响应速度成为永磁同步电机调速系统的迫切要求。本文在总结PMSM速度控制系统发展概况的基础上,介绍了PMSM的dq0轴系数学模型的建立过程,并在此模型基础上进行PMSM自适应模糊控制的研究。PMSM是一种多变量、强非线性、高耦合性的时变被控对象。本文首先介绍PMSM在dq0轴系下的数学模型,分析矢量控制策略,并选择了id=0控制策略以.实现系统的解耦。然后采用传统PI控制的方法对它的转速系统进行控制,其设计参数少,便于工程实现；考虑到PMSM在实际运行中的负载转矩和电阻等参数不确定性,本文设计了自适应模糊PI控制器,对系统的不确定性起到了很好的抑制效果。随着自适应控制领域的推广和发展,基于神经网络的自适应模糊系统成为最近十多年才兴起的一个热门研究课题,且已经证明模糊神经网络在确定条件下能够任意逼近大范围的非线性函数。本文应用模糊神经网络的理论知识设计了自构模糊神经网络控制器,该控制器兼有模糊控制器和神经网络的优点加上使用了切换策略计算输出层误差项,运用在PMSM的调速系统中,得到了很好的控制效果。在论文的最后,对全文的工作做了总结,并对PMSM速度控制系统的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 永磁同步电机及电机调速发展概述
• 1.1.1 永磁同步电机发展概述
• 1.1.2 电机调速发展概述
• 1.2 永磁同步电机的特点与分类
• 1.3 永磁同步电机的控制策略
• 1.3.1 矢量控制技术
• 1.3.2 直接转矩控制
• 1.3.3 自适应控制
• 1.3.4 滑模变结构控制
• 1.3.5 智能控制
• 1.4 课题的意义与主要内容
• 第二章 永磁同步电机矢量控制系统
• 2.1 永磁同步电机的结构和数学模型
• 2.1.1 永磁同步电机的结构
• 2.1.2 永磁同步电机的数学模型
• 2.2 永磁同步电机矢量控制原理
• 2.2.1 矢量控制的基本原理
• 2.2.2 永磁同步电机矢量控制方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 自适应模糊控制系统
• 3.1 模糊控制理论
• 3.1.1 模糊控制的基本思想
• 3.1.2 模糊控制的基本概念
• 3.1.3 基本的模糊控制
• 3.2 自适应模糊控制理论
• 3.2.1 自适应模糊PI控制器工作原理
• 3.2.2 自适应模糊神经网络控制
• 3.3 本章小结
• 第4章 永磁同步电机的自适应模糊控制
• 4.1 矢量控制双闭环PI调速系统
• 4.1.1 矢量控制设计
• 4.1.2 矢量PI控制系统仿真模块
• 4.2 自适应模糊PI调速系统
• 4.2.1 仿真模型
• 4.2.2 控制器设计
• 4.2.3 仿真结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 永磁同步电机自构模糊神经网络控制器设计
• 5.1 自构模糊神经网络控制器设计描述
• 5.2 自构模糊神经网络控制器的在线学习算法
• 5.2.1 结构学习
• 5.2.2 参数学习
• 5.3 基于切换策略的自构模糊神经网络控制器
• 5.3.1 基于切换策略的控制器设计
• 5.3.2 误差项描述
• 5.3.3 自构模糊神经网络速度控制器仿真模型
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结
• 参考文献
• 致谢