感应电机的模糊神经网络广义逆鲁棒控制

摘要

本文针对交流感应电机的广义线性化重构控制问题，在国家自然科学基金的资助下，借助dSPACE实时仿真系统搭建实验平台，把模糊神经网络广义逆方法应用到感应电机的控制中，并引入鲁棒控制方法，二者共同构成模糊神经网络广义逆鲁棒控制器，实现感应电机的高性能速度调节。
　　 首先，在对逆系统理论、神经网络和神经网络逆系统方法进行介绍的基础上，分析了神经网络逆系统方法存在的不足，分别介绍了改进的广义逆系统理论、模糊神经网络和模糊神经网络广义逆系统方法，针对模型失配和干扰问题，综合内模控制方法，给出了模糊神经网络广义逆鲁棒控制的具体方法、步骤、设计原则和注意事项。
　　 其次，分析了感应电机的数学模型并证明其广义可逆性，选用自适应模糊推理系统(模糊神经网络，FNN)构造感应电机的广义逆系统，将广义逆系统与感应电机原系统复合，将感应电机原系统重构为广义伪线性系统，再根据广义伪线性系统的特性，设计鲁棒控制器，并给出了构造感应电机的模糊神经网络广义逆系统，实现鲁棒控制的具体方法、步骤，基于MATLAB搭建仿真程序，仿真结果显示了模糊神经网络广义逆鲁棒控制方法的良好控制性能。
　　 最后，简要介绍了dSPACE实时仿真系统，自行设计、搭建了dSPACE实时控制系统感应电机调速实验平台，说明实验的软硬件系统实现过程，给出了实验步骤和实验结果，验证了所设计的感应电机的模糊神经网络广义逆鲁棒控制器的控制性能。
　　 仿真和实验结果显示，重构的广义逆系统能够达到开环稳定的特性，整个模糊神经网络广义逆鲁棒控制系统具有良好的动静态性能，对负载扰动、参数摄动和未建模动态具有很强的鲁棒性。实验结果表明模糊神经网络广义逆系统方法是一种有效而又实用的高性能控制方法，同时也证明了鲁棒控制方法与广义逆系统控制方法综合运用的可行性，为感应电机转速控制提供了一种新的尝试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的及意义

1.2感应电机控制发展概述

1.3实时仿真控制发展概述

1.4本文研究思路的提出

1.5主要工作及内容安排

第二章模糊神经网络广义逆鲁棒控制方法

2.1逆系统方法

2.1.1系统的逆

2.1.2广义逆系统的概念

2.1.3基于输入输出微分方程描述系统的广义逆系统

2.1.4基于状态方程描述系统的广义逆系统

2.2模糊神经网络

2.2.1人工神经网络

2.2.2模糊控制

2.2.3模糊神经网络

2.3鲁棒控制

2.3.1内模控制的基本原理

2.3.2内模控制的主要性质

2.3.3内模控制器的设计

2.3.4滤波器的设计

2.3.5二自由度内模控制

2.4模糊神经网络广义逆鲁棒控制

2.4.1模糊神经网络广义逆鲁棒控制方法

2.4.2模糊神经网广义络逆鲁棒控制系统结构和工程实现步骤

2.5小结

第三章感应电机的模糊神经网络广义逆鲁棒控制及仿真

3.1感应电机的数学模型

3.2感应电机的模糊神经网络广义逆鲁棒控制

3.2.1感应电机数学模型的简化及广义线性化重构

3.2.2自适应模糊神经推理系统

3.2.3模糊神经网络逆鲁棒控制的实现

3.2.4模糊神经网络广义逆鲁棒控制的实现

3.3仿真及结果分析

3.3.1感应电机模糊神经网络逆鲁棒控制仿真过程

3.3.2感应电机模糊神经网络广义逆二自由度鲁棒控制仿真过程

3.3.3仿真结果与分析

3.4本章小结

第四章 感应电机模糊神经网络逆鲁棒控制的实验研究

4.1 感应电机调速实验装置硬件系统

4.1.1功率模块

4.1.2检测模块

4.1.3控制模块

4.2 dSPACE控制系统软件开发方案

4.2.1实时接口(RTI)

4.2.2实时工作间(RTW)

4.2.3 ControlDesk

4.2.4实验开发步骤

4.3实验及结果分析

4.3.1实验过程

4.3.2实验结果分析

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2研究工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文