無速度傳感器異步電機變頻調(diào)速與位置伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、該論文的研究目標(biāo)一是用bang-bang控制思想實現(xiàn)無速度傳感器點對點快速定位系統(tǒng),二是分析基于擴展的卡爾曼濾波器(EKF)異步電機閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)狀態(tài)估計器的性能.前者的重點是最優(yōu)時間控制方法、模糊控制器的推理以及運動相軌跡分析;后者側(cè)重于EKF的狀態(tài)估計方法、噪聲模型對濾波估計性能的影響以及噪聲模型的辯識方法.通篇論文圍繞無速度傳感器下的電氣傳動控制來進(jìn)行,關(guān)于近幾年這方面的研究成果,首先在第一章緒論中作了歸納和總結(jié).論文第二章從異

2、步電機的基本數(shù)學(xué)模型入手,介紹了一種基于轉(zhuǎn)子磁場定向的帶電流內(nèi)環(huán)控制的電壓型逆變器輸出閉環(huán)矢量控制結(jié)構(gòu),在理論上證明了該模型可省略電壓前饋解耦環(huán)節(jié),采用F240DSP芯片構(gòu)建的帶速度傳感器實驗系統(tǒng)驗證了其定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量有良好的解耦控制特性.接著,分析了Pontryagin極小值原理,指出用bang-bang開關(guān)信號可對上述系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)時間控制,若速度量采用估計,則生成無速度傳感器的時間最優(yōu)系統(tǒng).bang-bang控制實現(xiàn)的難

3、點是,在運動相平面的原點周圍易形成極限環(huán)或出現(xiàn)振蕩.為了實現(xiàn)經(jīng)濟實用的點對點快速定位系統(tǒng),實際系統(tǒng)采用速度開環(huán)、位置閉環(huán)結(jié)構(gòu),速度量從模糊控制器得到,既不實測也不軟件估計,用模糊開關(guān)線代替真實開關(guān)線進(jìn)行控制量狀態(tài)切換,無極限環(huán)或振蕩現(xiàn)象,而成本則大大降低.該章最后分析了能耗制動的相軌跡.論文第三章對點對點快速定位系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究,重點介紹了196MX PTS中斷系統(tǒng)對高速處理實時邏輯信號和消除編碼盤光電頭邊緣振蕩效應(yīng)所起的作用、IPM

4、模塊的安全性分析設(shè)計等,同時給出了完整的實驗波形分析以及基本算法.論文第四章詳細(xì)闡述了EKF作為觀測器又是估計器用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈估計的工作原理、遞歸算法、濾波估計器的性能特點等.卡爾曼濾波估計實現(xiàn)的難點是,電機運行的消息噪音和測量噪音模型不易準(zhǔn)確獲得,而濾波估計的精度和收斂性在很大程度上受其影響.該文用遺傳算法(GA)對全閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中的EKF噪音模型進(jìn)行離線優(yōu)化辯識,仿真結(jié)果表明,GA尋優(yōu)到的噪音模型使采用卡爾曼濾波器的無速