稳定性响应速度超调量和稳态精度等各方面来考虑,的作用如下。比例系数的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但易产生超调,甚至会导致系统不稳定。取值过小,会降低调节精度,使响应速度缓慢,从而延长调节时间,使系统静动态特性变坏。积分作用系数的作用是消除系统的稳态误差。越大,系统的静态误差消除越快,但过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。过小,将使系统静态误差难以消除,影响系统的调节精度。参数的整定必须考虑到在不同时刻个参数的作用及相互之间的互联关系。模糊自整定是在算法的基础上,通过计算当前系统偏差和偏差变化率,利用模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵进行参数调节。模糊控制的核心是总结工程设计人员的技术和实际操作经验,建立核实的模糊规则表,得到针对个参数分别整定的模糊控制表。的模糊控制规则表如表所示。的模糊控制规则表如表所示。表的模糊控制规则表表的模糊控制规则表将系统误差和误差变化率变化范围定义为模糊集上的论域。其模糊子集,,子集中的元素分别代表负大负中负小零正小正中正大。和可服从三角形或正态分布形隶属函数曲线,因此可得出各模糊子集的隶属度,根据模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型,应用模糊合成推理设计参数的模糊矩阵表,查出修正参数代入下式计算式中,为原来先整定好的参数,为模糊控制器的输出,根据被控制对象的状态自动调整参数的取值。第五章永磁同步电机的控制及仿真永久磁铁励磁的同步电机具有体积小重量轻效率高转子无发热问题控制较异步电动机简单等特点。从而永磁同步电动机广泛应用于千瓦级以下的伺服传动系统中。矢量控制具有动态的高速响应低频转矩增大和控制灵活等优点,并能广泛应用于定位控制或大范围调速系统中。本章主要任务是对永磁同步电动机调速进行设计和仿真,采用两种仿真模型种是基于传统线性调节器的仿真模型,另种是基于自适应模糊控制器的仿真模型。通过搭建仿真模型并进行仿真,分析仿真结果,总结两种调速系统的性能。双闭环调速系统电压空间矢量电机输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。直接针对这个目标,把逆变器和异步电机视为体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制电压,这样的控制方法称为磁链跟踪控制,磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的,所以又称电压空间矢量控制。在变压变频调速系统中,电动机有三相逆变器供电,这时,供电电压和三相对称正弦电压有所不同。为使电动机对称工作,必须三相同时供电,即在任时刻定有处于不同桥臂下的三个功率开关器件同时导通,而相应桥臂的另外三个功率器件则处于关断状态。这样从逆变器的拓扑结构看,功率器件共有八个工作状态见表,即表逆变器的种工作状态工作状态数字量向量对于每个工作状态,逆变器供给交流电动机的三相电压都可用个空间向量表示。由于逆变器直流侧输入电压恒定,且三相对称工作,所以三相相电压的幅值相等,在空间相位上互差。因此在任工作状态下电压空间向量的大小样,仅是相位不同而已。如以依次表示六个有效工作状态的电压空间向量,它们的相互关系如图,让六个向量都从原点出发,则形成个六角星。至于和两个无意义的状态,可分别冠以和,称作零向量。它们的大小为零,也无相位,可认为坐落在六角星的原点上。图的个电压空间向量把整个平面分成个扇区,每个扇区所占的时间相位为。现在就要在每个扇区利用些电压空间向量线性组合的方法产生些新的电压向量,它们的幅值都和原有向量的幅值相等,而相位却不样。例如,在扇区中,希望过时间后能获得个新的电压空间向量,且,如图所示。图中时间用电角度表示。可以由部分和的矢量和得到。从物理意义上说,部分表示作用的时间小于,因而积分后产生的磁链较小。同样,作用的时间也小于。根据磁链不变的要求,可得变换到直角坐标系中来表示,得式中,,并令。这里为调制度。求解上式可得图六角星形电压空间向量的作用时间的作用时间而的作用时间调速系统的仿真模块坐标变换模块三相永磁同步电机矢量控制的基本思想是把交流电机当成直流电机来控制,即模拟直流电机的控制特点进行永磁同步电机的控制。为简化感应电机模型,可将电机三相绕组电流产生的磁动势按平面矢量的叠加原理进行合成和分解,使得能够用两相正交绕组来等效实际电动机的三相绕组。由于两相绕组的正交性,变量之间的耦合大大减小。矢量控制中用到的变换有将三相平面坐标系向两相平面直角坐标系的转换变换和将两相静止直角坐标系向两相旋转直角坐标系的变换变换。由坐标变换公式坐标变换矩阵的实现如图和图所示。图变换模块主要是使电机获得幅值恒定的圆形,转速发生突降,但又能迅速恢复到平衡状态,稳态运行时无静差。仿真结果证明了本文所提出的自适应模糊控制系统仿真建模方法的有效性。该算法控制的永磁同步电机调速系统,转速响应在最快的上升时间下确保转速无超调,对电机转动惯量的改变不敏感,鲁棒性强。采用自适应模糊控制的电机调速系统在恒压供水设备中得到广泛的应用。该控制方法确保水泵转速调制无振荡无超调调节数少,使供水水压稳定节电率高性能优越泵及联接轴损坏率低,设备寿命长且成本较低。通过仿真实验证实,自适应模糊控制器通过模糊推理产生模糊基函数,图电机转速波形图电机转矩波形通过构建等效控制器,可使未知的非线性系统在线逼近参考模型,可以实现模型参考自适应,系统能很好跟踪参考模型的输出信号,使控制系统具有较强的鲁棒性和抗扰动性能强。该控制算法主要用于对高度不确定强耦合非线性及多变量对象的进行控制。第六章总结随着永磁同步电动机控制理论的成熟和永磁材料的发展,交流永磁同步电动机调速系统的性能达到甚至超过了直流调速系统,因而成为近年来研究和应用的热点。但是目前国内的交流调速系统产品与国外的产品在技术水平上还有定的差距,特别是永磁同步电机调速系统,目前国内永磁同步电机直接转矩控制系统的技术,大都还在研究阶段。本文在借鉴国内外电气传动领域研究的最新成果的基础上,对于永磁同步电机运行和控制原理及调速永磁同步电动机的模糊控制进行了深入的分析和研究。本文主要利用对永磁同步电机进行建模仿真。在此基础上,本文首先介绍了永磁同步电机的些相关知识,接着又介绍了永磁同步电机的几种控制策略。本文采用矢量控制对主电路进行控制因为交流电机可以通过坐标变换等效成直流电机而交流电机的数学模型和控制策略要比交流电机简单得多,因此采用以坐标变换为基础的矢量控制策略。因永磁同步电机的结构参数与性能之间的关系较为复杂,需要找到极为有效的控制方法对其进行控制。本文采用了两种控制策略经典的控制和模糊自适应的控制。通过计算机仿真软件对其进行了仿真实验,同时通过分析仿真结果的波形证实了这两种控制策略的有效性。通过本次毕业设计,我对专业知识的掌握有了更深层的认识,对设计过程有了全面的了解。为了做好本次设计,我查阅了大量的资料,学会了很多知识,培养了独立解决问题的能力。同时巩固了我的专业知识,让我受益匪浅。参考文献刘军,俞金寿永磁同步电机控制策略上海电机学报郎宝华,刘卫国,周熙炜基于参考磁链空间电压矢量调制策略的系统电气传动潘萍,付子义无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述微电机李潇,王大堃永磁同步电机直接转矩控制研究重庆工学院学报自然科学版张昱,张兴永磁同步电机直接转矩控制系统的改进合肥工业大学学报自然科学版齐放,邓智泉,仇志坚,王晓琳基于的永磁同步电机无速度传感器电工技术学报王晶菡,李铁才,杜坤梅基于的永磁同步电机控制系统仿真研究宁波职业技术学院学报徐立尉,曾岳南,陈林康电压空间矢量技术分析及其计算机仿真计算机仿真汤正祎基于模型参考自适应的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制科技广场龚云飞,富历新基于的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究微电机,,,,
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