基于改进MRAS异步电机矢量控制系统转速辨识的研究

摘要

异步电机作为一种结构简单，制造工艺难度较低，节省成本及运行更加安全可靠的动力机械，在各个行业都有着广泛的应用。然而，随着研究的不断深入和实际情况的需要，基于矢量控制原理，对于异步电机构成的交流传动系统或交流伺服控制系统要求越来越高。利用转速辨识结构来替代位置传感器，既能提升系统可靠性，也能降低硬件成本。然而，取代位置传感器的前提是需要准确的转速辨识，本文围绕电机的转速辨识进行以下几个方面的研究：
　　从电机的数学模型出发，根据矢量控制原理，用Simulink搭建了基于转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真平台，并在此平台上进行了仿真。阐述了参数辨识的方法，研究模型参考自适应（MRAS）算法，推导出基于波波夫超稳定性理论的转速辨识自适应律。
　　在MRAS算法的基础上，提出了一种基于消积分饱和的改进型算法，有效地消除了电压纯积分环节引起的直流偏差、积分饱和等影响。并对改进算法构成的整个无位置传感器控制系统进行了小信号分析与建模，依据根轨迹判定出系统的稳定性，仿真结果表明基于改进MRAS法构成的闭环控制系统在给定的转速以及全负载范围内是稳定的。此外针对改进MRAS速度辨识系统进行了参数敏感性分析，仿真表明电机参数变化会对辨识收敛速度产生影响。
　　对MRAS及其改进型算法进行了转速、负载和转矩突变等试验的对比仿真和分析，仿真结果表明改进型算法的辨识准确度更高和超调量更小。
　　搭建出整个实验平台，设计并焊接电压电流采样电路。在以XMC4500处理器为核心，以DAVE3为软件开发平台，设计并实现整个算法程序，最终在搭建的实验平台上验证了MRAS及其改进型算法，实验结果表明改进型算法的转速辨识具有超调更小，响应时间更快以及准确度更高等特点。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 转速辨识国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第2章 异步电机矢量控制及MRAS辨识

2.1 引言

2.2 数学模型及其矢量控制

2.3 MRAS转速辨识

2.4 本章小结

第3章 改进型MRAS的异步电机转速辨识

3.1 引言

3.2 基于消积分饱和的改进MRAS法

3.3 改进型MRAS矢量控制系统的稳定性研究

3.4 参数变化对转速辨识性能影响

3.5 本章小结

第4章 MRAS与改进型MRAS的矢量控制系统仿真研究

4.1 引言

4.2 750W异步电机参数测定的实验方案及结果

4.3 矢量控制系统仿真模型

4.4 矢量控制系统仿真与分析

4.5 改进型MRAS的异步电机位置矢量控制系统仿真

4.6 本章小结

第5章 异步电机转速辨识的软硬件系统设计和实验结果分析

5.1 引言

5.2 系统硬件设计

5.3 系统软件设计

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢