适应多总线通讯模式的感应电动机矢量控制系统研究

论文摘要

随着电机驱动控制技术的发展,电机系统的运行特性和控制特性不断提高。感应电机变频调速系统由于其自身的特点使其在很多领域得到广泛应用。为了进一步提高感应电机系统的性能,本文对采用转子磁链自适应观测的矢量控制问题和电机系统集中控制所采用的总线控制技术进行了较为深入的研究。其目的是为了实现在多总线控制情况下感应电机系统具有良好的运行的特性。首先,建立了感应电动机在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。在分析基于转子磁场定向的矢量控制策略原理的基础上,设计了以磁通、转矩为内环,转速为外环的双闭环感应电动机矢量控制系统,对转矩和磁链进行独立解耦控制。其次,在分析传统的转子磁链观测方法的基础上,提出了采用模型参考自适应方法的改进转子磁链观测器。在转子同步坐标系下推导了转子磁链观测参数的自适应规律,并通过李亚普诺夫第二法证明了系统的稳定及参数的收敛性。在理论分析的基础上,对基于上述方法的感应电机矢量控制系统动静态运行特性进行了仿真研究。再次,将网络控制技术与感应电机调速系统相结合,设计了多总线转换模块,分别将RS485、MODBUS、CAN总线转换成工业现场常用的RS232标准,使感应电动机变频器适应不同总线网络,实现多总线网络控制。详细阐述了各种总线协议的基本原理以及相应的协议转换算法。最后,搭建了以TMS320F2812数字信号处理器(DSP)为控制单元的系统实验平台。在此基础上进行了实验研究,实验结果证明了本文所设计的基于多总线协议感应电动机矢量控制系统的正确性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 感应电动机矢量控制技术的发展
• 1.2.2 电机系统的网络控制技术的发展
• 1.3 矢量控制主要技术方案
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第2章 基于转子磁链自适应观测的矢量控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 感应电动机的数学模型
• 2.2.1 三相坐标系下感应电动机数学模型
• 2.2.2 坐标变换
• 2.2.3 两相坐标系下感应电动机数学模型
• 2.3 感应电动机按转子磁场定向矢量控制系统
• 2.3.1 矢量控制基本思想
• 2.3.2 按转子磁场定向矢量控制系统结构
• 2.4 转子磁链计算
• 2.4.1 模型参考自适应的基本理论
• 2.4.2 基于模型参考方法的转子磁链自适应观测
• 2.4.3 参数自适应规律设计
• 2.5 矢量控制系统参数设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于MRAS转子磁链观测的矢量控制系统性能仿真
• 3.1 引言
• 3.2 转子磁链自适应观测器的仿真分析
• 3.3 矢量控制系统仿真模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 多总线协议转换技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 CAN总线协议简介
• 4.3 MODBUS总线协议简介
• 4.4 多总线协议转换器设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统设计及实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 矢量控制系统设计
• 5.2.1 矢量控制系统硬件设计
• 5.2.2 矢量控制系统软件设计
• 5.3 多总线转换器设计
• 5.3.1 多总线转换器硬件设计
• 5.3.2 多总线转换器软件设计
• 5.4 系统实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢