用于滚筒洗衣机的串激电机调速控制技术的研究

论文摘要

近年来,滚筒洗衣机以洗涤均匀、磨损率低、节约用水量、可加热、自动化程度较高等优势,越来越受消费者的认可和青睐。串激电机不仅低速时转矩较大,而且高速时效率颇高,很好的满足了滚筒洗衣机低速洗涤、高速脱水的两大需求,得到了相当广泛的应用。本文主要研究了用于滚筒洗衣机的串激电机调速控制技术,完成了串激电机调试平台的设计。主要工作及成果如下：(1)分析了串激电机的工作和调速原理,给出了电机的数学模型,建立了电机调速的仿真环境。并以滚筒洗衣机的洗涤过程和调速要求为依据,进行了串激电机PID调速控制的仿真实验研究。结果表明：PID参数选取合适时,能满足基本的调速要求,但对于负载转矩变化导致的转速波动,PID控制无法获得满意的控制效果；给定转速变化时,转速将出现超调,易导致衣物磨损。(2)针对串激电机PID调速控制性能的不足,以及PID控制器调试的困难,本文将神经网络逆系统方法用于串激电机调速。首先判断串激电机调速系统的可逆性,确定神经网络逆系统的结构；然后训练了满足要求的神经网络,并进行了串激电机调速控制的仿真研究。结果表明：该方法能够直观且方便的确定控制参数；能够取得优于传统PID控制的性能。此外,本文还给出了神经网络逆控制的工程实现思路。(3)为满足加快系统调试进度,快速掌握系统控制性能的要求,以无锡小天鹅股份有限公司的“串激电动机可视化调试平台”项目为背景,进行了可视化调试平台的设计,实现了上位机和下位机之间的串口通信、调试命令的发送、当前转速的接收、转速曲线的显示、调速性能指标的计算等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 洗衣机的发展历程
• 1.3 滚筒洗衣机中常用的电机
• 1.4 常用的电机调速控制技术
• 1.4.1 模糊PID控制
• 1.4.2 神经网络PID控制
• 1.4.3 滑模变结构控制
• 1.4.4 神经网络逆系统控制
• 1.5 论文章节安排
• 2 串激电动机的基本原理和数学模型
• 2.1 串激电动机的基本原理
• 2.1.1 基本结构和工作原理
• 2.1.2 工作特性和机械特性
• 2.2 串激电动机的数学模型
• 2.3 本章小结
• 3 串激电动机PID调速与实现
• 3.1 PID控制的基本原理
• 3.2 串激电动机PID调速控制的仿真分析
• 3.2.1 仿真模型的建立
• 3.2.2 仿真结果分析
• 3.3 串激电动机PID调速控制的工程实现
• 3.3.1 硬件模块简介
• 3.3.2 软件设计与实现
• 3.4 本章小结
• 4 基于VB的串激电机调试平台的设计
• 4.1 总体设计思路
• 4.1.1 基本功能
• 4.1.2 基本设计框架
• 4.2 上位机的软件设计与实现过程
• 4.2.1 串行通信控件MSComm
• 4.2.2 上位机串口通信的实现过程
• 4.3 下位机的软件设计与实现过程
• 4.3.1 MB95F108的UART/SIO接口
• 4.3.2 下位机串口通信的实现过程
• 4.4 调试平台效果分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于神经网络逆系统的串激电机调速控制
• 5.1 神经网络逆系统的基本原理
• 5.1.1 逆系统的基本概念
• 5.1.2 神经网络逆系统的提出
• 5.1.3 神经网络逆系统的结构
• 5.2 神经网络逆系统的构建
• 5.2.1 串激电机调速系统的可逆性分析
• 5.2.2 串激电机神经网络逆系统的结构
• 5.2.3 神经网络的选取
• 5.3 神经网络逆控制的训练与仿真实现
• 5.3.1 神经网络逆系统的训练步骤
• 5.3.2 神经网络训练过程
• 5.3.3 神经网络逆复合控制器的仿真与分析
• 5.4 神经网络逆控制的工程实现思路
• 5.4.1 神经网络逆系统的训练思路
• 5.4.2 神经网络逆控制的软件设计思路
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献