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具有不確定負載的交流電機自適應后推控制方法

2017-04-13 14:49:33 大云網  點擊量: 評論 (0)
核心提示:  交流電機是多變量、非線性和強耦合的系統,實現交流電動機的高性能控制是當前交流傳動研究領域中的重要內容。目前已有許多這  交流電機是多變量、非線性和強耦合的系統,實現交流電動機的高性能
核心提示:  交流電機是多變量、非線性和強耦合的系統,實現交流電動機的高性能控制是當前交流傳動研究領域中的重要內容。目前已有許多這
  交流電機是多變量、非線性和強耦合的系統,實現交流電動機的高性能控制是當前交流傳動研究領域中的重要內容。目前已有許多這方面的控制方法,如磁場定向控制、部分狀態反饋、精確輸入輸出線性化解耦控制、自適應形式的輸入輸出線性化解耦控制、無源方法以及后推控制等。這些方法均需要事先知道系統的部分狀態或全部狀態,特別是負載的不確定會影響控制效果。
  把后推控制方法應用于非線性感應電動機的控制系統中,并把負載作為不確定參數,引人自適應的機制。通過狀態觀測,速度和磁鏈能夠得到很好的跟蹤,系統的控制結構簡單。仿真結果證明了該方法的有效性。
  2感應電動機自適應后推控制2. 1感應電動機的數學模型在互感相等和線性磁路的假設條件下,感應電動機在同步旋轉坐標系( d, q) ,且轉子磁鏈在d軸方向上(即磁場定向控制) ,其數學模型如下山人,教授,博士生導師,從事復雜系統控制、電力系統控制等研究。
  式中為電阻、自感、互感、電流、磁鏈、轉子角速度和電壓下標s和r分別為定子和轉子 ( d, q)分別為兩相同步旋轉坐標分量 n為極對數 J為轉動慣量 T為負載轉矩。
  控制的目標是速度跟蹤期望的參考速度,磁鏈幅值跟蹤期望的參考磁鏈。參考速度代表期望的機械輸出性能,參考磁鏈則代表改善效率的尺度。
  2. 2自適應后推控制設計為了實現速度和磁鏈幅值跟蹤的目標,自適應后推設計步驟如下:第1步針對速度和磁鏈幅值跟蹤的目標,定義跟蹤誤差為則誤差的導數為和i看作控制,當參數T已知時,使用Lyapunov函數V ].為了獲得穩定的反饋,取則e其條件為k式( 3)給出了在參數T已知的情況下,為了滿足速度和磁鏈幅值跟蹤的要求,狀態變量所期望的性能。當T未知時,則使用其估計值T式( 3)變為如下則式( 2)可以表示為其中T為估計誤差。e的動態方程為式中第3步為了獲得控制和參數的更新規律,把和T加入V中形成新的Lyapunov函數,即式中k是正數。由方程( 5)和( 6)可以得到控制與決策式中, k 0.如果取如下的控制規律和參數調整規律則V因此,式( 8)即為交流電機自適應后推控制的規律。它是在磁場定向的基礎上,考慮到交流電機實際工作時負載不確定而得到的,克服了原磁場定向控制受負載變化的不足,相對于自適應的輸入輸出線性化解耦控制來說,結構簡單,容易實現。
  3系統仿真交流電機自適應后推控制系統的框圖如圖1所示。為了驗證控制的有效性,采用M A T LA B5. 3 SIMU LINK進行仿真,用于仿真的電機參數為: R速度為182 rad/ s,額定負載為12 Nm,額定轉子磁感應電動機自適應后推控制系統的仿真參數取為k在t = 1. 5 s時變為0. 25 Wb,其跟蹤過程如圖3所示。圖4給出了負載轉矩的實際值( 12 Nm)和其估計值。
  4結論從仿真結果可以看出:采用新的自適應后推控制方法可以實現感應電動機的非線性控制。不論負載確定與否,通過狀態觀測,電機的速度和轉子磁鏈均能得到很好的跟蹤,系統的控制結構簡單。仿真結果證明了該方法的有效性,此方法易于工程實現。
  
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責任編輯:電小二

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