現(xiàn)代電機(jī)結(jié)課報(bào)告論文-基于擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器和有限時(shí)間控制的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制-免費(fèi)閱讀
【正文】 首先,擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器用來(lái)估計(jì)系統(tǒng)的集總擾動(dòng),并且將估計(jì)值用于前饋補(bǔ)償設(shè)計(jì)中。這種數(shù)據(jù)采集方式可以防止額外的檢測(cè)電路對(duì)系統(tǒng)的干擾,提高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。仿真結(jié)果如圖3和圖4所示。沿系統(tǒng)軌線(xiàn)(12)計(jì)算的導(dǎo)數(shù)得進(jìn)一步可得如下不等式:(18)其中。從而可知系統(tǒng)(15)為漸近穩(wěn)定的。定義 1考慮系統(tǒng)(13)如果存在一個(gè)類(lèi)函數(shù)和一個(gè)類(lèi)函數(shù),使得對(duì)于任何初始狀態(tài)和有界輸入,解對(duì)于所有的都存在,且滿(mǎn)足那么系統(tǒng)(13)是輸入狀態(tài)穩(wěn)定的。把擾動(dòng)觀(guān)測(cè)出來(lái)并加以補(bǔ)償后,感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)就可以近似為一階積分型系統(tǒng)。2 感應(yīng)電機(jī)模型及直接轉(zhuǎn)矩控制感應(yīng)電機(jī)對(duì)應(yīng)的電氣模型方程如下:(1)(2)(3)(4)(5)式中: 為定子電壓,為定子電流,為定子磁鏈,為轉(zhuǎn)子磁鏈,為定子電阻, 為轉(zhuǎn)子電阻,為定子自感,為轉(zhuǎn)子自感,為互感,為電磁轉(zhuǎn)矩,為負(fù)載轉(zhuǎn)矩, 為阻尼系數(shù),為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為轉(zhuǎn)子電角速度。近年來(lái),已在交流電機(jī)控制系統(tǒng)、飛行器姿態(tài)控制、機(jī)器人控制,機(jī)械加工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于以上3個(gè)特征,近年來(lái)有限時(shí)間控制設(shè)計(jì)問(wèn)題得到了廣泛的研究。與矢量控制通過(guò)轉(zhuǎn)子磁鏈定向和復(fù)雜的坐標(biāo)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的解耦控制思想不同,直接轉(zhuǎn)矩控制采用定子磁場(chǎng)定向,借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié),直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制,以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能,其因控制簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速,而受到了學(xué)者們的廣泛的關(guān)注[4]。首先采用擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器估算系統(tǒng)的擾動(dòng)，用此觀(guān)測(cè)值作為前饋量補(bǔ)償?shù)捷斎攵?；然后運(yùn)用連續(xù)有限時(shí)間控制方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)前向通道中的反饋控制器。 擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器。一種是從反饋控制的角度: 這方面一種有效的方法就是滑模控制(sliding mode control, SMC),文獻(xiàn)[6]采用滑模變結(jié)構(gòu)控制器控制定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩,其優(yōu)點(diǎn)是:收斂快, 魯棒性強(qiáng)；缺點(diǎn)是:容易產(chǎn)生抖顫。目前已應(yīng)用于機(jī)器人控制、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)伺服控制、導(dǎo)彈控制等運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。為了使用方便且能保留擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器的優(yōu)良性能,本文采用了簡(jiǎn)化的擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖2所示。假設(shè) 1干擾在穩(wěn)態(tài)時(shí)是常值,即。再結(jié)合假設(shè)1和引理2可知,系統(tǒng)(14)的狀態(tài)漸近收斂到零。公平起見(jiàn),在同樣的控制量作用下比較,因此,此處參數(shù)的選取遵循兩個(gè)原則:1)控制效果；2)控制量在同一級(jí)別上。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用電機(jī)控制專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為控制器,功率驅(qū)動(dòng)電路采用單相二極管橋式整流器,大電容濾波和三相二電平IGBT逆變器組成。(a) 速度響應(yīng)啟動(dòng)段對(duì)比圖(b) PI控制啟動(dòng)段放大圖(c) P+ESO控制啟動(dòng)段放大圖(d) FTC+ESO控制啟動(dòng)段放大圖(e) 速度響應(yīng)突加負(fù)載段對(duì)比圖(f) PI控制突加負(fù)載段局部放大圖(g) P+ESO控制突加負(fù)載段局部放大圖(h) FTC+ESO控制突加負(fù)載段局部放大圖圖 6 轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)比(實(shí)驗(yàn))(a) 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)對(duì)比圖(b) PI控制啟動(dòng)段放大圖(c) P+ESO控制啟動(dòng)段放大圖(d
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