基于自适应观测器的感应电机无源控制系统研究

摘要

感应电动机以其结构简单、价格低廉、运行可靠等优点而在工业、交通等领域得到大量应用。但感应电动机典型的非线性、强耦合特性，使得电力传动各领域对其动态性能提出了更高的要求。基于无源性理论研究感应电动机的非线性控制问题，可以实现系统的全局渐近稳定和对外部扰动的鲁棒性。但感应电动机的转子磁链等物理量难以直接测量，且定子电阻等参数在运行过程中会发生变化，会造成转速误差增大，甚至导致系统不稳定。针对上述问题，本文利用Lyapunov稳定性理论和无源性控制方法，对感应电动机的自适应观测器和基于无源性理论的转矩跟踪控制问题进行研究，提出了一种基于自适应观测器的感应电动机无源性控制方法。具体研究内容包括:
　　 1.研究了感应电机在dq坐标下的数学模型，设计了基于此模型的感应电机转速自适应观测器和无源性控制器。
　　 2.构造定子电流、转子磁链为状态变量的自适应磁链观测器，对观测器结构简化，减小速度观测值对状态观测器的影响，并利用Lyapunov稳定性思想得出速度自适应率，提高系统对电机参数变化的鲁棒性，从而实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计。
　　 3.设计了感应电机反馈控制律，并通过注入阻尼改善了系统的动态响应，提高了系统的稳定性。仿真结果表明:本文所提出的基于自适应观测器的无源控制器能够有效提高感应电动机的动静态性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 交流电机控制研究现状

1．2．1 基于交流电机稳态模型的控制方法

1．2．2 基于交流电机动态模型的控制方法

1．2．3 交流电机的线性控制方法

1．2．4 交流电机的非线性控制方法

1．3 本论文的研究内容及结构

2 交流电机动态模型及无源性分析

2．1 引言

2．2 交流电机动态模型

2．2．1 状态空间模型

2．2．2 感应电机的Euler-Lagrange模型

2．3 交流电机无源性分析

2．3．1 无源性定义

2．3．2 无源性和稳定性

2．4 本章小结

3 自适应磁链观测器设计、稳定性分析

3．1 引言

3．2 自适应控制基本概念

3．3 观测器设计

3．3．1 传统磁链观测器设计

3．3．2 新型转速自适应磁链观测器设计

3．4 观测器增益矩阵G的选择

3．5 稳定性分析

3．6 本章小结

4 基于观测器的感应电动机无源控制

4．1 引言

4．2 转矩控制器设计

4．3 转速控制器设计

4．4 算法仿真分析

4．4．1 仿真参数

4．4．2 仿真结果

4．5 本章小结

5 结论与展望

参考文献

致谢

个人简介、在学期间发表的学术论文与研究成果