閉環(huán)控制的變壓異步機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與分析【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電氣工程與電氣工程與自動化自動化閉環(huán)控制的變壓異步機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與分析閉環(huán)控制的變壓異步機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與分析一、選題的背景與意義變壓調(diào)速是異步電動機調(diào)速方法中比較簡便，使用廣泛的一種。它結(jié)構(gòu)簡單，便于控制，相比起變頻調(diào)速，技術(shù)更加完善和成熟。而變壓調(diào)速中的控制器，大多采用PID控制器。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象

2、的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。但傳統(tǒng)的PID控制器參數(shù)調(diào)整大多數(shù)采用人工經(jīng)驗指導(dǎo)下的實驗試湊方式。這些方法可使系統(tǒng)性能有所改善，但有的不能在全局范圍內(nèi)達到最優(yōu)，有的設(shè)計過于理論化，不適合工程應(yīng)用。粒子

3、群優(yōu)化(PSO)算法是一種隨機搜索全局優(yōu)化新方法。將PSO算法應(yīng)用于PID控制參數(shù)的尋優(yōu)，解決電機控制系統(tǒng)中PID參數(shù)優(yōu)化。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：1.尋找異步電動機的數(shù)學(xué)模型，掌握它的變壓調(diào)速原理2.在異步電動機的閉環(huán)控制中引入PID控制，觀察PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響3.研究PSO算法，掌握PSO算法是如何尋找最優(yōu)參數(shù)的4.利用PSO算法來尋找PID控制中的最優(yōu)參數(shù)，分析記錄下結(jié)果，并與傳統(tǒng)的PID控制進行比較，總結(jié)P

4、SOPID方法的優(yōu)點5.考慮改進PSO算法的可能性，進一步與原閉環(huán)系統(tǒng)進行比較，最大可能的完善電機的性能。三、研究的方法與技術(shù)路線：1.異步電動機的變壓閉環(huán)控制異步電動機的變壓閉環(huán)控制1.1異步電動機改變電壓時的機械特性異步電動機改變電壓時的機械特性異步電動機的穩(wěn)態(tài)等效電路如圖1所示壓的機械特性如圖3所示。圖3高轉(zhuǎn)子電阻電動機在不同電壓下的機械特性1.2閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖各類控制器，如P

5、ID，ASR等異步電動機轉(zhuǎn)速傳感器，將速度轉(zhuǎn)化為電壓Un（s）Un（s）圖4異步電動機閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖異步電動機的動態(tài)過程是由一組非線性微分方程描述的，要用一個傳遞函數(shù)來準(zhǔn)確地表示它的輸入輸出關(guān)系是不可能的。所以，要用穩(wěn)態(tài)工作點附近的微分線性化方法求出一個近似的傳遞函數(shù)。這個近似的傳遞函數(shù)為（4）式中，KMA—異步電動機的傳遞系數(shù)，錯誤錯誤!未找到引用源。未找到引用源。Tm—異步電動機拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)，1.31.3異步電機