現(xiàn)代電機結(jié)課報告論文-基于擴張狀態(tài)觀測器和有限時間控制的感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制(編輯修改稿)
2025-02-14 23:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (12)其中。為了便于穩(wěn)定性分析,給出如下的定義、引理和假設(shè)條件。定義 1考慮系統(tǒng)(13)如果存在一個類函數(shù)和一個類函數(shù),使得對于任何初始狀態(tài)和有界輸入,解對于所有的都存在,且滿足那么系統(tǒng)(13)是輸入狀態(tài)穩(wěn)定的。引理 1假定是一個連續(xù)可微函數(shù),如果對任意的滿足,，其中,是類函數(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。引理 2如果以下條件成立:1)系統(tǒng)(13)是全局輸入狀態(tài)穩(wěn)定的；2),則系統(tǒng)(13)的狀態(tài)漸近收斂到零, 即。引理 3考慮如下的級聯(lián)系統(tǒng)。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,則級聯(lián)系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的。假設(shè) 1干擾在穩(wěn)態(tài)時是常值,即。定義擴張狀態(tài)觀測器的估計誤差為,可得估計誤差方程為(14)定理 1若干擾滿足假設(shè)條件1,則閉環(huán)系統(tǒng)(12)和(14)為漸近穩(wěn)定的。證 首先,考慮系統(tǒng)(15) 選取Lyapunov函數(shù)為(16)經(jīng)過簡單計算可得。從而可知系統(tǒng)(15)為漸近穩(wěn)定的。其次,考慮系統(tǒng)(14),同樣選取Lyapunov函數(shù)(16)。計算得其中: 。進一步可得 (17)其中。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。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。最后,考慮系統(tǒng)(12),選取Lyapunov。容易驗證系統(tǒng)為有限時間穩(wěn)定的。沿系統(tǒng)軌線(12)計算的導(dǎo)數(shù)得進一步可得如下不等式:(18)其中。根據(jù)引理1和式(18)可知,系統(tǒng)(12)為輸入狀態(tài)穩(wěn)定的。進一步,利用引理3可得閉環(huán)系統(tǒng)(12)和(14)為漸近穩(wěn)定的。5 仿真與實驗 仿真結(jié)果為了驗證所提復(fù)合控制方法的有效性,對3種控制方法:有限時間比例反饋加擴張狀態(tài)觀測器(FTC+ESO)控制、比例加擴張狀態(tài)觀測器(P+ESO)控制和比例積分(PI)控制在感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的應(yīng)用做了仿真比較。仿真采用的感應(yīng)電機參數(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 慣 量,阻 尼 系 數(shù)。公平起見,在同樣的控制量作用下比較,因此,此處參數(shù)的選取遵循兩個原則:1)控制效果；2)控制量在同一級別上。參數(shù)設(shè)置為: FTC+ESO:,；P+ESO:,；PI :,。飽和限幅為。仿真結(jié)果如圖3和圖4所示。圖3表明: 同P+ESO和PI控制器相比,FTC+ESO復(fù)合控制器作用下的閉環(huán)系統(tǒng)具有更短的調(diào)節(jié)時間和更小的超調(diào)。圖4可以看出:在t = 0。6s時突然加入額定轉(zhuǎn)矩負載時,FTC+ESO方法作用下的系統(tǒng)速度響應(yīng)可以更快的回復(fù),與其他兩種方法比較,具有更短的調(diào)節(jié)時間。(a) 啟動段局部放大圖(b) 突加負載段局部放大圖圖 3 轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線對比(仿真)(a) 啟動段局部放大圖(b) PI控制啟動段局部放大圖
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