动态负载模拟系统的控制及试验研究

摘要

惯性负载在所有负载的模拟类型中占有主导地位，一般用飞轮进行模拟，但存在惯量调节不方便、不能无级调整、结构复杂，并且微小的滞后会给整个系统带来很大的影响，同时成本较高、安装、使用及维护也比较困难。由于使用机械飞轮模拟负载有以上不足，本文结合负载模拟系统的国内外研究现状，对动态负载模拟系统进行了设计和研究。
　　本文采用永磁伺服电机实现动态负载的模拟，即模拟负载转动惯量所带来的转矩变化，使其与机械惯量（飞轮）模拟系统的机械特性一致。提出在动态负载模拟系统中加入模糊控制器的控制策略，以准确实现负载转矩和惯量的调节，满足采用交流伺服电机并基于模糊控制的动态负载模拟系统有效取代机械飞轮的要求。
　　论文的主要研究内容如下：
　　1）针对负载模拟试验台背景、发展和国内外研究现状，结合负载试验台的特性，对目前负载试验台的主要使用的测控系统进行相关学习与了解，明确本文的主要研究内容。
　　2）分别建立机械惯量（飞轮）系统和动态负载模拟系统的动力学方程，并进行比较，对电机类型及其控制策略进行综合对比选择，设计动态负载模拟系统的整体测控方案。
　　3）建立永磁伺服电机数学模型及坐标变换，结合直接转矩控制的工作原理及特点，在MATLAB/SIMULINK环境下建立采用直接转矩控制的动态负载模拟系统的仿真模型，对结果进行分析。
　　4）基于直接转矩控制的动态负载模拟系统的模型和仿真结果，结合模糊控制理论的特点，在MATLAB/SIMULINK环境下建立基于模糊控制的动态负载模拟系统的仿真模型，进行仿真结果分析及对比。
　　5）设计动态负载模拟试验台的结构和测控系统，与机械惯量（飞轮）模拟试验台在相同条件和参数下进行试验及结果比较，并对动态负载模拟试验台进行变惯量负载的模拟试验，分析其机械特性。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.3 课题主要研究内容与章节安排

1.4 本章小结

第2章 动态负载模拟的控制方案分析

2.1 普通机械惯量模拟试验台的动力学方程

2.2 动态负载模拟系统的研究

2.3 动态负载模拟系统控制策略的研究

2.4 交流永磁伺服电机的控制方法比较

2.5 动态负载模拟系统总体控制方案

2.6 本章小结

第3章 动态负载模拟系统控制原理

3.1 永磁伺服电机的数学模型

3.2 直接转矩控制

3.3 动态负载模拟系统仿真

3.4 动态负载模拟系统仿真结果与分析

3.5 本章小结

第4章 动态负载模拟系统控制策略研究

4.1 模糊控制基本理论

4.2 动态负载模拟模糊控制器的设计

4.3 基于模糊控制器的系统仿真

4.4 本章小结

第5章 动态负载模拟系统的仿真和试验研究

5.1 试验系统设计

5.2 动态负载模拟系统试验结果与分析

5.3 本章小结

总结与展望

1.本文总结

2. 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目

致谢