直线感应电动机特性及其模糊控制技术的研究

论文摘要

本论文的研究内容是以长春轨道客车股份有限公司直线感应电动机驱动的地铁和轻轨投标项目“作为21世纪的城市轨道交通系统的提案”和吉林省教育厅科技计划项目“模糊控制的直线感应电动机控制系统研究”(2006第自39号)为背景,对直线感应电动机的特性及其模糊控制技术进行研究。运用有限元法对直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算,在此理论分析的基础上,采用Ansoft Maxwell 2D对直线感应电动机的特性进行了仿真分析,研究了不同气隙下直线感应电动机的电磁推力、法向力、定子电流等参数的变化情况,并通过实验验证了该方法的有效性。本文对直线感应电动机的控制方法进行了深入的研究,提出了控制系统比较简单,实现起来相对容易的模糊控制的速度闭环、磁链开环转差频率矢量控制和控制系统比较复杂的自调整模糊控制的速度、磁链闭环、电磁推力内环矢量控制。并对两种控制策略进行了理论研究和大量的仿真实验,与传统的矢量控制系统比较自调整模糊控制系统具有更好的控制性能。模糊控制的直线感应电动机矢量控制系统,能够实现对输入信号的准确快速跟踪和对扰动较好的抑制,而这个问题的解决是提高牵引传动直线控制系统性能的关键,所以能满足地铁及轻轨对直线感应电动机高动态性能控制的要求。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的及意义
• 1.2 直线感应电动机及其控制系统的发展历程及国内外研究的现状
• 1.3 直线感应电动机的智能控制
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 直线感应电动机的结构与有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 直线感应电机动的结构特点及工作原理
• 2.3 直线感应电动机气隙磁场特点
• 2.4 有限元法求解电磁场概述
• 2.5 直线感应电动机的电磁场方程
• 2.5.1 直线感应电动机空间结构模型
• 2.5.2 非线性涡流场电磁场方程
• 2.6 单边型直线感应电动机的特性仿真
• 2.6.1 Ansoft Maxwell 有限元分析软件
• 2.6.2 直线感应电动机动态电磁场分析流程
• 2.6.3 直线感应电动机在Maxwell 2D 下的动态仿真
• 2.7 仿真结果分析
• 2.7.1 气隙大小对电机电磁推力、电流特性的影响
• 2.7.2 后处理电磁场分析
• 2.8 小结
• 第三章 直线感应电动机基本数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 直线感应电动机的数学模型
• 3.2.1 直线感应电动机的端部效应及涡流损耗
• 3.2.2 直线感应电动机的数学模型
• 3.3 直线感应电机仿真模型的建立
• 3.3.1 f（Q）仿真子模型的建立
• 1d、i_2d与i_1q、i_2q 仿真子模型的建立'>3.3.2 d.q轴i_1d、i_2d与i_1q、i_2q仿真子模型的建立
• 1d、λ_2d与λ_1q、λ_2q 仿真子模型的建立'>3.3.3 d.q轴λ_1d、λ_2d与λ_1q、λ_2q仿真子模型的建立
• 3.3.4 直线感应电动机的仿真模型
• 3.4 小结
• 第四章 基于模糊控制的直线感应电动机转差频率矢量控制系统
• 4.1 引言
• 4.2 直线感应电动机转差频率矢量控制系统
• 4.2.1 磁链开环转差频率矢量控制系统---间接矢量控制系统
• 4.2.2 直线感应电动机按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用
• 4.2.3 直线感应电动机速度闭环、磁链开环转差频率矢量控制系统原理框图
• 4.3 直线感应电动机转差频率矢量控制系统仿真研究
• 4.3.1 仿真参数
• 4.3.2 仿真模型
• 4.4 模糊控制策略的提出
• 4.5 模糊控制实现的转差频率矢量控制系统设计
• 4.5.1 模糊速度控制器设计
• 4.5.2 模糊控制实现的转差频率矢量控制系统
• 4.6 两种控制系统仿真实验及结果分析
• 4.7 小结
• 第五章 自调整模糊控制速度、磁链闭环、电磁推力内环矢量控制系统
• 5.1 引言
• 5.2 速度和转子磁链闭环、电磁推力内环的矢量控制方法的提出
• 5.3 直线感应电动机速度、磁链闭环矢量控制系统
• 5.3.1 空间矢量的坐标变换
• 5.3.2 转子磁链及电磁推力的观测
• 5.3.3 速度、磁链闭环矢量控制系统原理框图
• 5.4 自调整模糊控制器设计
• 5.4.1 几种控制器的比较
• 5.4.2 自调整模糊速度控制器设计
• 5.4.3 自调整模糊磁链控制器设计
• 5.4.4 模糊电磁推力控制器设计
• 5.5 自调整模糊控制的速度、磁链闭环矢量控制系统仿真模型
• 5.5.1 自调整模糊控制器的仿真模型
• 5.5.2 控制系统仿真模型
• 5.6 仿真实验及仿真结果分析
• 5.6.1 系统对给定输入信号的跟随性仿真
• 5.6.2 对扰动输入信号的抗干扰性能仿真
• 5.6.3 电机低速时的性能仿真
• 5.7 小结
• 第六章 直线感应电动机特性验证及其控制系统的实验研究
• 6.1 引言
• 6.2 直线感应电动机特性及其控制系统的实验方案
• 6.3 实验装置
• 6.4 实验方法与实验结果分析
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT