【正文】 456zyzxxyyxxzyz表中x、y、z的計(jì)算公式如下：式中，為逆變器直流母線的電壓。仿真模塊實(shí)現(xiàn)如下圖所示。圖55計(jì)算x、y、z圖56 計(jì)算導(dǎo)通時(shí)間 圖56中含有飽和判斷，即若，則取 3　 計(jì)算導(dǎo)通時(shí)刻根據(jù)不同的扇區(qū)，按照下表對(duì)逆變器開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算，表中、分別表示逆變器三相橋臂功率器件的導(dǎo)通時(shí)刻。其中， 表52 導(dǎo)通時(shí)刻扇區(qū)123456 仿真模塊如圖57所示。 圖57 計(jì)算導(dǎo)通時(shí)刻 4　 SVPWM模塊的輸出 利用三角載波和、的值進(jìn)行調(diào)制即可得到SVPWM的輸出序列。該模塊如圖58所示。圖58 SVPWM的時(shí)序輸出 永磁同步電機(jī)仿真 在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下，根據(jù)前面的討論，建立了基于SVPWM的PMSM矢量控制系統(tǒng)仿真模型，系統(tǒng)仿真框圖如圖59所示。圖59 永磁同步電機(jī)雙閉環(huán)PI調(diào)速系統(tǒng)仿真模型 本課題采用的永磁同步電機(jī)的參數(shù)如圖510所示。 圖510 PMSM參數(shù) 為了驗(yàn)證所建仿真模型的正確性和有效性，對(duì)模型進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。給定轉(zhuǎn)速為500，脈沖頻率為5,電流環(huán)參數(shù)， 。速度環(huán)參數(shù)。在s時(shí)，電機(jī)空載啟動(dòng)；在時(shí)，給電機(jī)突加負(fù)載，負(fù)載為2。仿真時(shí)間為1s，仿真結(jié)果如下圖所示。圖510 定子三相繞組電流波形 圖511 電機(jī)轉(zhuǎn)速波形 圖512 電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形由仿真波形可以看出：在的參考轉(zhuǎn)速下，系統(tǒng)響應(yīng)快速且平穩(wěn)，相電流波形較為理想，起動(dòng)階段沒有較大的轉(zhuǎn)矩和相電流沖擊，空載穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)，忽略系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩，因而此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩均值為零。在突改負(fù)載的實(shí)驗(yàn)中時(shí)突加負(fù)載，轉(zhuǎn)速發(fā)生突降，但又能迅速恢復(fù)到平衡狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)無靜差。仿真結(jié)果證明了本文所提出的 PMSM 控制系統(tǒng)仿真建模方法的有效性。 在分析永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上提出一種永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真建模方法。在MATLAB環(huán)境下采用基于SVPWM的矢量控制與經(jīng)典的速度、電流雙閉環(huán)控制方法進(jìn)行了建模與仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：波形符合理論分析，系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，具有較好的靜、動(dòng)態(tài)特性。采用該模型，只需對(duì)部分功能模塊進(jìn)行替換和修改，就可實(shí)現(xiàn)控制策略的改進(jìn)或改變，通過改變系統(tǒng)參變量或認(rèn)為加入不同擾動(dòng)因素來考察不同實(shí)驗(yàn)條件下電機(jī)系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能，為分析和設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)提供有效的手段和工具，也為實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新的思路。 自適應(yīng)模糊PI調(diào)速系統(tǒng)本文在永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量PI控制調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立了永磁同步電機(jī)自適應(yīng)模糊PI控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用速度環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)控制。電流環(huán)采用PI控制器，速環(huán)采用自適應(yīng)模糊PI控制器。該控制系統(tǒng)具有模糊控制和PI控制的優(yōu)點(diǎn)，依據(jù)模糊控制規(guī)則，自動(dòng)調(diào)整PI參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了模糊控制沒有的積分控制效應(yīng)和PI控制沒有的微分控制效應(yīng)，相當(dāng)于變系數(shù)的PI控制器的功能特性，從而使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到提高，并消除了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，且有很好的魯棒性。 控制器的設(shè)計(jì)本課題采用了SIMULINK中的Fuzzy Logic Toolbox進(jìn)行模糊控制器設(shè)計(jì)。該工具箱易于使用，擁有集成的仿真和代碼功能以及獨(dú)立運(yùn)行的模糊推理機(jī)，并且提供了圖形化的設(shè)計(jì)界面，還支持模糊邏輯中的高級(jí)技術(shù)。圖513為實(shí)現(xiàn)模糊控制器的模糊推理系統(tǒng)圖形編輯器：圖513 模糊推理系統(tǒng)圖形編輯器模糊控制器的輸入e的隸屬度函數(shù)曲線如圖514所示。圖514 誤差e的隸屬度函數(shù)曲線根據(jù)表41和42可以在模糊規(guī)則編輯器中編寫模糊控制規(guī)則。本課題采用了49條模糊控制規(guī)則。模糊規(guī)則編輯器如圖515所圖515 模糊規(guī)則編輯器 模糊自適應(yīng)PI控制系統(tǒng)仿真模型模糊控制器是兩個(gè)輸入、一個(gè)輸出的模糊控制器。本課題建立了兩個(gè)模糊控制器，輸出分別為、。它以轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速的偏差變化率作為模糊控制器的輸入，要滿足不同時(shí)刻對(duì)PI參數(shù)的自整定。首先找出PI兩個(gè)參數(shù)、與轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化率之間的關(guān)系,建立模糊規(guī)則表。、的模糊規(guī)則見上表。將轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化率以及輸出、的變化范圍都定義為模糊集上的目的論域：e，。e，、均服從三角形隸屬函數(shù)曲線分布，因此可得出各模糊子集的隸屬度，根據(jù)模糊控制推理來對(duì)PI三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修正。 其中、為系統(tǒng)初始的PI參數(shù)，、為模糊控制器控制的輸出，、為比例因子，比例因子適當(dāng)?shù)娜≈悼梢允筆I參數(shù)在最佳范圍內(nèi)進(jìn)行在線調(diào)整。模糊控制器如圖516所示。圖516 模糊控制器永磁同步電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)模糊PI控制系統(tǒng)的仿真模型如圖517所示。圖517 永磁同步電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)模糊PI控制系統(tǒng)的仿真模型 為了驗(yàn)證所建仿真模型的正確性和有效性，對(duì)模型進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。給定轉(zhuǎn)速為500，脈沖頻率為5,電流環(huán)參數(shù)。在s時(shí)，電機(jī)空載啟動(dòng)；在時(shí)，給電機(jī)突加負(fù)載，負(fù)載為2。仿真時(shí)間為1s，仿真結(jié)果如下圖所示。 圖518 定子三相繞組電流波形 圖519 電機(jī)轉(zhuǎn)速波形圖520 電機(jī)轉(zhuǎn)矩波形由仿真波形可以看出：在的參考轉(zhuǎn)速下，系統(tǒng)響應(yīng)快速且平穩(wěn)，相電流波形較為理想，起動(dòng)階段沒有較大的轉(zhuǎn)矩和相電流沖擊，空載穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)，忽略系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩，因而此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩均值為零。在突改負(fù)載的實(shí)驗(yàn)中時(shí)突加負(fù)載，轉(zhuǎn)速發(fā)生突降，但又能迅速恢復(fù)到平衡狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)無靜差。仿真結(jié)果證明了本文所提出的PMSM自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)仿真建模方法的有效性。該算法控制的永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速響應(yīng)在最快的上升時(shí)間下確保轉(zhuǎn)速無超調(diào)，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的改變不敏感，魯棒性強(qiáng)。采用自適應(yīng)模糊PI控制的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在恒壓供水設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。該控制方法確保水泵轉(zhuǎn)速調(diào)制無振蕩、無超調(diào)、調(diào)節(jié)數(shù)少，使供水水壓穩(wěn)定、節(jié)電率高、性能優(yōu)越、泵及聯(lián)接軸損壞率低，設(shè)備壽命長且成本較低。通過仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)，自適應(yīng)模糊控制器通過模糊推理產(chǎn)生模糊基函數(shù)，通過構(gòu)建等效控制器，可使未知的非線性系統(tǒng)在線逼近參考模型，可以實(shí)現(xiàn)模型參考自適應(yīng)，系統(tǒng)能很好跟蹤參考模型的輸出信號(hào)，使控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和抗擾動(dòng)性能強(qiáng)。該控制算法主要用于對(duì)高度不確定、強(qiáng)耦合、非線性及多變量對(duì)象的進(jìn)行控制。第六章 總結(jié)隨著永磁同步電動(dòng)機(jī)控制理論的成熟和永磁材料的發(fā)展，交流永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能達(dá)到甚至超過了直流調(diào)速系統(tǒng)，因而成為近年來研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。但是目前國內(nèi)的交流調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品與國外的產(chǎn)品在技術(shù)水平上還有一定的差距，特別是永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，目前國內(nèi)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的技術(shù)，大都還在研究階段。本文在借鑒國內(nèi)外電氣傳動(dòng)領(lǐng)域研究的最新成果的基礎(chǔ)上，對(duì)于永磁同步電機(jī)運(yùn)行和控制原理及調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)的模糊控制進(jìn)行了深入的分析和研究。本文主要利用MATLAB對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行建模仿真。在此基礎(chǔ)上，本文首先介紹了永磁同步電機(jī)的一些相關(guān)知識(shí)，接著又介紹了永磁同步電機(jī)的幾種控制策略。本文采用矢量控制對(duì)主電路進(jìn)行控制因?yàn)榻涣麟姍C(jī)可以通過坐標(biāo)變換等效成直流電機(jī)而交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制策略要比交流電機(jī)簡單得多，因此采用以坐標(biāo)變換為基礎(chǔ)的矢量控制策略。因永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)與性能之間的關(guān)系較為復(fù)雜，需要找到極為有效的控制方法對(duì)其進(jìn)行控制。本文采用了兩種控制策略：經(jīng)典的PI控制和模糊自適應(yīng)的PI控制。通過計(jì)算機(jī)仿真軟件MATLAB對(duì)其進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，同時(shí)通過分析仿真結(jié)果的波形證實(shí)了這兩種控制策略的有效性。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握有了更深一層的認(rèn)識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)過程有了全面的了解。為了做好本次設(shè)計(jì)，我查閱了大量的資料，學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，培養(yǎng)了獨(dú)立解決問題的能力。同時(shí)鞏固了我的專業(yè)知識(shí)，讓我受益匪淺。參考文獻(xiàn)[1] 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