重復(fù)控制在永磁電機(jī)低速控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-10 19:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ............ 9 1 一、 緒 論 （一）課題研究的背景及意義 一個(gè)國家的綜合實(shí)力如何，可以通過觀察其國家的航空航天事業(yè)的水平來確定。在人類的發(fā)展歷程上，人們不斷研制出各種航天器進(jìn)行太空探索活動(dòng)。初期時(shí)，類似于導(dǎo)彈，火箭，或各種航天器的飛行器，其研發(fā)制造過程中，需要進(jìn)行多次試飛以確定研制過程中所涉及的大量技術(shù)參數(shù)。多種航天器在試飛的過程中若采用實(shí)物進(jìn)行試驗(yàn)，需要大量的人力及財(cái)力的支持，且試驗(yàn)時(shí)具有一定的安全隱患。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在航空航天領(lǐng)域得到大范圍應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)仿真，在給出特定技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模仿實(shí)物的實(shí)驗(yàn)，避免了實(shí)驗(yàn)所帶來 的危險(xiǎn)性，而更為重要的是仿真在保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)性的基礎(chǔ)上，與實(shí)物試飛相比具有極大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。在仿真測(cè)試中，借助于計(jì)算機(jī)的精細(xì)控制結(jié)合轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試設(shè)備，可模擬各種航天器或其它飛行器在真實(shí)試飛時(shí)的環(huán)境，進(jìn)而對(duì)給定參數(shù)下的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)。模擬仿真可以在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，在可操控條件下，將傳統(tǒng)的具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)物試飛用可多次反復(fù)的模擬仿真來替代，對(duì)飛行器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)多次實(shí)驗(yàn)，以改善其性能指標(biāo)，最終使得所設(shè)計(jì)的飛行器有更合理的技術(shù)參數(shù)。 （二）永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在材料學(xué)（永磁材料）的快速發(fā)展的同時(shí) ，各國 PMSM（永磁同步電機(jī)）的研究日益受到研究人員青睞，同時(shí)也增多了 PMSM 的伺服控制方式。十九世紀(jì)二十年代世界上誕生了首個(gè)永磁體電機(jī)，當(dāng)時(shí)天然的鐵礦石被充作永磁體電機(jī)的永磁體，由于這個(gè)原因使得永磁體電機(jī)體積異常的大，為應(yīng)用所轉(zhuǎn)運(yùn)帶來不便。電勵(lì)磁電機(jī)的出現(xiàn)逐步淘汰了最初的使用天然磁鐵的永磁體電機(jī)。而如今鐵氧體或鋁鎳鈷等永磁體材料的發(fā)現(xiàn)使得磁性能有了較大程度的提升。二十世紀(jì)六十至八十年代人們發(fā)現(xiàn)了更適合做永磁體的稀土鈷和釹鐵硼材料。相比于稀土鈷，釹鐵2 硼材料因?yàn)槠浯琶芏雀摺⑹４判阅軓?qiáng)、成本較低的特點(diǎn)，更多的應(yīng) 用于永磁體電機(jī)中。永磁同步電機(jī)，去除了電勵(lì)磁繞組和電刷等環(huán)節(jié)，采用永磁體來勵(lì)磁，簡化了同步電機(jī)結(jié)構(gòu)，同時(shí)使得電機(jī)的功率因數(shù)等技術(shù)參數(shù)得以明顯提升。同時(shí)，由于永磁同步電機(jī)定子電流減小及電能消耗明顯下降，轉(zhuǎn)子在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)其電阻損耗相當(dāng)小。除上述諸多優(yōu)勢(shì)外，永磁同步電機(jī)還具有體積小，維護(hù)成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩大，機(jī)械特性強(qiáng)度大、易于散熱等特點(diǎn)。根據(jù)永磁體轉(zhuǎn)子在安裝時(shí)的差異，可以將永磁體同步電機(jī)分為插入式，內(nèi)裝式或者是面裝式。 二、 重復(fù)控制系統(tǒng) （二）重復(fù)控制發(fā)展現(xiàn)狀 重復(fù)控制原理是基于內(nèi)模理論應(yīng)用的基礎(chǔ)上逐漸演變發(fā)展而形成的。內(nèi)模原理概念首次由 Francis B. A 和 Wonham W. M 應(yīng)用于他們共同撰寫的多變量線性調(diào)節(jié)器模型原理中。在內(nèi)模原理中給出了一條永磁體電機(jī)方面很具有指導(dǎo)性的理念，即當(dāng)外部信號(hào)的動(dòng)力學(xué)模型已經(jīng)構(gòu)建且包含于控制器中時(shí)，可以很大程度的提升控制系統(tǒng)的控制精度，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)給定信號(hào)的無靜止跟蹤提供依據(jù)。一九八一年兩學(xué)者 Inoye T（日本） 與 Iwai S（日本）在內(nèi)模原理基礎(chǔ)上在抑制諧波時(shí)采用了重復(fù)控制的方式，提升了電機(jī)的伺服控制精度，以此為基礎(chǔ)他 們進(jìn)一步提出改良應(yīng)用于加速器的勵(lì)磁電源精度的方法，并確定了可重復(fù)控制的理論。一九八五年， Hara S 在電機(jī)伺服控制中將重復(fù)控制方式應(yīng)用于多輸入條件模式下，并在此條件下分析研究對(duì)多輸入系統(tǒng)穩(wěn)定。之后，他與 Yamamoto Y 在信號(hào)輸入端使用周期性信號(hào)并研究系統(tǒng)穩(wěn)定性能。緊隨其后，研發(fā)人員在電機(jī)伺服系統(tǒng)中，將輸入信號(hào)端由連續(xù)信號(hào)向離散型信號(hào)轉(zhuǎn)變，并在離散數(shù)字伺服系統(tǒng)中應(yīng)用重復(fù)控制理論。此時(shí)引出了新的問題，即在數(shù)字控制系統(tǒng)時(shí)，采樣周期與輸入信號(hào)周期往往不同步且有時(shí)并不具備倍數(shù)關(guān)系，由此使伺服系統(tǒng)有較差的魯棒性。, B 等人利用高階無窮小的方式研發(fā)
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