基于模糊FCMAC神经网络PID的开关磁阻电机智能控制

论文摘要

开关磁阻电机具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点,其突出特点是效率高,调速范围广,节能效果好,启动转矩大,无启动冲击电流,控制灵活。因此,近年来受到了广泛的关注。但是开关磁阻电机是一个时变、非线性、多变量的系统,且无法获得其精确的数学模型,采用常规的线性控制器无法满足开关磁阻电机控制系统的动、静态性能要求,难以实现有效控制。因此,本文以开关磁阻电机的智能化控制理论及其系统设计为主题展开理论与应用研究。本文在介绍了开关磁阻电机的工作原理和调速特性之后,将它与其它几种调速系统进行了比较研究,并探讨了改善开关磁阻电机性能的最优控制方法;随后在分析了单一的模糊控制和神经网络控制的基础上,将局部逼近、简单快速的小脑模型神经网络与模糊逻辑相结合,设计了模糊FCMAC神经网络控制器,该控制器是利用小脑模型神经网络来实现模糊推理,从而使传统神经网络中没有明确物理含义的权值被赋予了模糊逻辑中推理参数的物理含义,使之具有较强的自学习能力,能够较好地反映人脑认知的连续性和模糊性,克服了单一的神经网络控制和模糊控制的缺点,并对该控制器与普通神经网络控制器进行了仿真与结果比较分析,得到了较为理想控制效果。最后,针对传统PID对开关磁阻电机控制的不足,提出了基于模糊FCMAC神经网络PID的开关磁阻电机智能控制,实时调整PID控制参数,并利用MATLAB/Simulink构建了开关磁阻电机控制系统的仿真模型,并与传统的控制方法进行了稳态性能和动态性能仿真的对比分析。仿真结果表明,与传统的PID控制方法相比较,该方法大大改善了开关磁阻电机调速系统的动、静态性能,转矩脉动小,且无需精确的数学模型,控制精度高,超调量小,对干扰有较高的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 开关磁阻电机的发展概况
• 1.2 开关磁阻电机的工业应用场合
• 1.3 开关磁阻电机控制的国内外研究现状
• 1.4 开关磁阻电机的调速特性
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 本文主要工作
• 第二章 开关磁阻电机的基本原理
• 2.1 开关磁阻电机的数学模型
• 2.1.1 电路方程
• 2.1.2 机械方程
• 2.1.3 机电联系方程
• 2.2 开关磁阻电机的调速理论
• 2.2.1 开关磁阻电机调速系统基本原理
• 2.2.2 开关磁阻电机调速系统的特点
• 2.3 开关磁阻电机调速系统与其他电机调速系统的比较
• 第三章 改善开关磁阻电机性能方法研究
• 3.1 概述
• 3.2 开关磁阻电机的控制方式及其实现
• 3.2.1 角度位置控制
• 3.2.2 电流斩波控制
• 3.2.3 电压斩波控制
• 3.3 开关磁阻电机参数最优化控制
• 3.3.1 开关角优化法
• 3.3.2 关断角优化法
• 3.4 开关磁阻电机 PID 控制技术
• 第四章 模糊 FCMAC 神经网络控制器的设计
• 4.1 模糊控制
• 4.1.1 模糊控制的基本思想
• 4.1.2 模糊控制基本组成
• 4.1.3 模糊控制的基本原理
• 4.2 神经网络控制
• 4.2.1 神经网络控制的基本思想
• 4.2.2 神经网络在控制中的主要作用
• 4.2.3 CMAC 神经网络概述
• 4.3 模糊FCMAC 神经网络
• 4.3.1 模糊FCMAC 神经网络的结构
• 4.3.2 模糊FCMAC 神经网络的学习算法
• 4.3.3 仿真结果与分析
• 第五章 基于模糊 FCMAC-PID 的 SRM 的建模与仿真
• 5.1 基于MATLAB/SIMULINK 的系统建模与仿真分析
• 5.1.1 仿真软件MATLAB/Simulink 的简介
• 5.1.2 开关磁阻电机模型的建立
• 5.2 基于模糊FCMAC-PID 的SRM 控制系统建模与仿真
• 5.2.1 SRM 电机调速系统模糊FCMAC-PID 控制模型
• 5.2.2 开关磁阻电机的控制仿真与分析
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读硕士学位期间发表论文目录）
• 附录 B （攻读硕士学位期间参与项目）
• 详细摘要