直接转矩控制的新型模糊滑模控制器研究

论文摘要

异步电机的直接转矩控制(DTC)技术以其思路新颖、控制方案简单及性能优越等特点受到人们的普遍重视。本文对异步电机的数学模型进行详细研究,并构建了直接转矩控制仿真系统,对直接转矩控制方法的特点及其存在的问题进行深入的理论和仿真研究。作为一种高性能的交流调速系统,在直接转矩控制系统中,速度调节器通常都采用PI调节器,使得系统的快速性、抗干扰能力及对系统参数扰动的鲁棒性不够理想。本文设计了一个基于滑模变结构控制的速度调节器,使得系统具有更好的鲁棒性和动、静态性能。仿真结果表明该方法的可行性。滑模变结构控制其实质是一种非线性控制方法,由于其滑动模态对外部摄动及内部参数的变化具有很强的鲁棒性,因此应用十分广泛。但是对于实际的滑模变结构控制系统,控制力总是受到限制的,从而使系统的加速度有限;另外由于惯性等原因,抖振是必然存在的。所以抖振是影响滑模变结构控制应用的最大障碍,但是若是消除了抖振,也就是消除了系统外部的干扰和内部参数的变化的自适应性,影响了滑模变结构的鲁棒性。针对滑模变结构控制器的抖振问题,本文研究了一种在线调节滑模趋近律的方法。该方法结合时变滑模变结构控制和智能模糊控制二者的优点,不仅使系统在任意初始状态都以更快的速度到达滑模面上,而且大大减少抖振现象。论文最后给出的仿真实例表明该控制方法行之有效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 运动控制系统的发展
• 1.2 交流调速系统的发展现状
• 1.3 直接转矩控制的发展现状
• 1.4 本文的研究内容与全文安排
• 本章小结
• 第二章 异步电机的直接转矩控制原理
• 2.1 异步电动机的坐标变换及其变换矩阵
• 2.1.1 Park空间矢量
• 2.1.2 三相/二相旋转变换
• 2.1.3 二相/二相静止变换
• 2.2 异步电动机的数学模型分析
• 2.3 三相电压型逆变器
• 2.4 直接转矩控制原理
• 2.4.1 对电压矢量的正确选择
• 2.4.2 直接转矩控制的实现
• 2.5 仿真结果及分析
• 本章小结
• 第三章 滑模变结构速度调节器
• 3.1 滑模变结构控制
• 3.1.1 滑模变结构控制的基本概念
• 3.1.2 滑模变结构控制的基本原理与基本性质
• 3.1.3 变结构控制系统的设计要点
• 3.2 变结构控制系统中的抖振问题及其研究现状
• 3.2.1 抖振产生的机理
• 3.2.2 目前国内外抑制抖振的主要方法
• 3.3 滑模速度调节器
• 3.3.1 基于趋近律的滑模控制
• 3.3.2 滑模变结构速度调节器
• 3.3.3 仿真结果
• 本章小结
• 第四章 模糊滑模速度调节器
• 4.1 模糊控制原理
• 4.2 模糊控制器的设计
• 4.2.1 控制器结构的选择
• 4.2.2 语言变量和模糊化策略的确定
• 4.2.3 模糊控制规则的建立
• 4.2.4 模糊推理机制的确定
• 4.2.5 解模糊策略的确定
• 4.2.6 语言变量论域和系统比例因子的确定
• 4.3 模糊滑模变结构控制
• 4.3.1 模糊滑模控制的产生背景
• 4.3.2 模糊滑模控制研究情况
• 4.4 模糊滑模变结构调节器的设计及仿真
• 4.4.1 模糊滑模变结构速度调节器
• 4.4.2 仿真结果及分析
• 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 内容总结
• 5.2 论文进一步研究的展望
• 参考文献
• 硕士在读期间发表的论文
• 致谢