无传感器感应电机无抖振高阶终端滑模控制的研究

摘要

感应电机以其结构简单、成本低廉、运行可靠、适应性强等优点在国民生产生活领域占有重要的地位。随着科技的进步,越来越多高精度传动场合的出现对感应电机控制系统性能提出了更高的要求。无速度传感器矢量控制方法具有调速性能好,无需安装机械传感器,可靠性高等优点,已成为各国学者研究的热点,因此,深入研究感应电机无速度传感器矢量控制,并进一步提高其动静态性能,对感应电机调速系统在高精度场合的应用意义重大。
　　本文针对感应电机无速度传感器矢量控制系统,结合无抖振高阶终端滑模控制理论,重点研究了其控制及状态观测器算法,具体研究内容为:
　　在分析感应电机数学模型的基础上,设计感应电机转速及电流双闭环矢量控制系统,仿真结果验证了控制系统设计的正确性,搭建感应电机控制系统实验平台,以DSPTMS320LF2812为控制内核,设计相应硬件电路与软件程序,初步进行实验研究,并对实验结果进行分析。
　　基于无抖振高阶终端滑模控制策略,在两相同步旋转坐标系下,分别设计了感应电机转速与电流控制器,并用Lyapunov稳定性定理严格证明该控制器稳定性,仿真结果表明该法有效提升感应电机双闭环矢量控制精度及鲁棒性。
　　针对感应电机转子磁链观测问题,在两相静止坐标系下,构造无抖振高阶终端滑模转子磁链观测器来估计转子磁链,消除传统滑模控制存在的无法有限时间到达及抖振问题,仿真结果说明所设计观测器能准确观测电机转子磁链值。
　　针对感应电机无速度传感器矢量控制系统,在两相静止坐标系下,构造定子电流观测器,采用无抖振高阶终端滑模方法使其误差变量于有限时间内收敛,并解决了抖振问题,之后通过设计磁链与转速观测器得到磁链与转速观测值,仿真结果验证了所提方法的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究目的和意义

1.2 感应电机矢量控制研究现状

1.3 感应电机无传感器控制研究现状

1.4 滑模控制理论研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 感应电机矢量控制系统

2.1 感应电机数学模型

2.2 基于转子磁场定向感应电机矢量控制

2.3 仿真结果

2.4 感应电机控制系统实验

2.4 本章小结

第3章 感应电机无抖振高阶终端滑模控制器

3.1 无抖振高阶终端滑模转速控制器

3.2 无抖振高阶终端滑模电流控制器

3.3 基于滑模控制器的感应电机矢量控制系统

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第4章 感应电机无抖振高阶终端滑模磁链观测器

4.1 无抖振高阶终端滑模转子磁链观测器

4.2 基于滑模磁链观测器的感应电机控制系统

4.3 仿真结果

4.4 本章小结

第5章 无速度传感器感应电机控制系统

5.1 感应电机无抖振高阶终端滑模转速观测器

5.2 无速度传感器感应电机控制系统

5.3 仿真结果

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢