現(xiàn)代電機(jī)結(jié)課報(bào)告論文-基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和有限時(shí)間控制的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制(完整版)
【正文】 假定是一個(gè)連續(xù)可微函數(shù),如果對(duì)任意的滿足,，其中,是類(lèi)函數(shù),并且是上的連續(xù)正定函數(shù),則系統(tǒng)(13)是輸入狀態(tài)穩(wěn)定的且。具體擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)的原理,這里直接給出觀測(cè)器的表達(dá)式,如下所示:(8)其中:p為ESO的極點(diǎn),為速度的估計(jì),為系統(tǒng)集總擾動(dòng)的估計(jì)。感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以用定子與轉(zhuǎn)子磁鏈的形式進(jìn)行表示:(6)式中: ,為極對(duì)數(shù),為轉(zhuǎn)矩角。針對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)存在干擾的問(wèn)題,本文給出一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器前饋補(bǔ)償和有限時(shí)間反饋控制的復(fù)合控制方法(FTC+ESO),并將其應(yīng)用到直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中。另一種從前饋補(bǔ)償角度,由于感應(yīng)電機(jī)的干擾不能測(cè)量,可以采用觀測(cè)器直接將干擾觀測(cè)出來(lái),進(jìn)行前饋補(bǔ)償。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中總存在許多干擾,包括: 摩擦力、負(fù)載變化和未建模動(dòng)態(tài)等。文中對(duì)控制器的穩(wěn)定性進(jìn)行了證明。 直接轉(zhuǎn)矩控制。有兩種途徑提高感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩閉環(huán)系統(tǒng)的抗干擾能力。在控制中引入相應(yīng)的補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的抑制。然而,傳統(tǒng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)過(guò)程都采用了非線性函數(shù),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難。感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制采用兩個(gè)滯環(huán)控制器,分別比較定子給定磁鏈和實(shí)際磁鏈、給定轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)矩的差值,通過(guò)查表方式,在逆變器的6個(gè)工作電壓矢量和2個(gè)零矢量中選擇合適的電壓矢量,產(chǎn)生PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器,達(dá)到控制電機(jī)的目的。利用有限時(shí)間技術(shù)和前饋補(bǔ)償, 得到給定轉(zhuǎn)矩:(11)其中, 。如果以下條件成立:1)系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的；2)系統(tǒng)關(guān)于x2是輸入狀態(tài)穩(wěn)定的；3)系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的,則級(jí)聯(lián)系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的。根據(jù)引理1和式(17)可知,系統(tǒng)(14)為輸入狀態(tài)穩(wěn)定的。仿真采用的感應(yīng)電機(jī)參數(shù)為:額定功率,額定轉(zhuǎn)速,定子電阻,轉(zhuǎn)子電阻, 定子和轉(zhuǎn)子漏感,互感,轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量,阻 尼 系 數(shù)。(a) 啟動(dòng)段局部放大圖(b) 突加負(fù)載段局部放大圖圖 3 轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線對(duì)比(仿真)(a) 啟動(dòng)段局部放大圖(b) PI控制啟動(dòng)段局部放大圖 (c) P+ESO控制啟動(dòng)段局部放大圖(d) FTC+ESO控制啟動(dòng)段局部放大圖(e) 突加負(fù)載段局部放大圖(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 4 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線對(duì)比(仿真) 試驗(yàn)結(jié)果為了驗(yàn)證仿真結(jié)果,本文進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6–7所示。參考文獻(xiàn):[1] BLASCHKE principle of field orientation as applied to the new trans vector closed loop control system for rotating field machines [J].Siemens Review, 1972,34(5):217–220.[2] DEPENBROCK selfco
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