预测模糊优化控制在DTC系统中的应用研究

摘要

本文系统地介绍了直接转矩控制(DTC)的现状及发展情况，并对直接转矩控制的基本理论进行了详细的介绍。提出了智能算法在直接转矩控制系统中的应用，通过实验证明其有效性。 在电机控制系统中，直接转矩控制是最有效的交流调速技术之一，异步电机直接转矩控制中电动机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程等组成，采用传统的控制策略对其进行控制时，动态控制效果较差。一般的控制理论在将运动状态的变化反应到控制力的变化上，都不同程度的存在着滞后问题。很难真正做到实时性、准确性、适应性。 本文采用灰色预测方法提取系统的行为数据，寻求系统运动规律，从而能按规律预测系统未来的运动趋势；并根据系统未来的运动趋势，确定相应的控制决策实现准确的预测控制。 为了具有更好的预测结果和自调整能力，本文采用遗传算法优化组合预测权重系数，并以此为基础，经模糊推理给出相应的最佳或次最佳控制方案。解决常规模糊控制器在直接转矩控制过程中因电机模型参数不变，及滞后所带来的超调量大、响应慢和不稳定性等问题。 本文在仔细研究异步电动机运动控制策略发展历程的基础上，在TI公司生产的数字信号处理器(DSP)TMS320F240为核心的开发实验平台上，进行了控制系统的软件设计。系统的软件部分采用C语言中嵌入汇编语言的方法完成了DTC系统新算法的编程，实现了定子相电流的采样、定子相电压的计算、定子磁链的观测和开关信号的输出等功能。 实验结果验证了采用遗传算法优化组合预测模糊控制器方法的有效性，克服了滞后效应对系统的影响，使系统在动态响应、抗干扰能力和鲁棒性等方面均获得了满意的效果，实验结果表明系统的控制精度及动态品质均优于普通的模糊控制器。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1交流电动机调速技术的发展和现状

1.2直接转矩控制技术的诞生与特点

1.3直接转矩控制的发展趋势与现实意义

1.4智能控制综述

1.5本文主要工作内容

2直接转矩控制系统的基本理论

2.1前言

2.2三相感应电动机控制原理

2.3直接转矩的结构与原理

2.3.1电压空间矢量的概念

2.3.2逆变器的数学模型

2.3.3三相—两相坐标变换

2.3.4定子磁链观测器

2.4电压矢量对定子磁链的作用

2.4.1空间电压矢量对定子磁链的作用

2.4.2空间电压矢量对电动机转矩的作用

3基于模糊控制的直接转矩控制系统

3.1模糊控制的基本原理

3.1.1确定输入输出的模糊子集及其论域

3.1.2选择控制规则及算法

3.1.3确定模糊子集的隶属函数

3.1.4偏差和偏差变化的模糊化

3.2直接转矩控制的模糊控制方法

4灰色预测

4.1 GM(1，1)模型

4.2趋势预测

4.3组合预测模型

5遗传算法

5.1遗传算法的构成

5.2遗传算法的运行参数

5.3应用遗传算法确定组合预测权系数

6基于TMS320F240的直接转矩控制系统硬件结构

6.1 TMS320F240芯片概述

6.1.1 TMS320F240 DSP的内核结构

6.1.2 TMS320F240的外设功能模块

6.2.DSP芯片的运算格式

6.3系统的软件设计

6.3.1 DSP软件设计的编程语言

6.3.2主程序设计

6.3.3初始化模块

6.3.4程序内容

6.3.5控制矢量输出

7实验的结果与分析

8结论

参考文献

在学研究成果

致 谢