【正文】 線性因素的適應(yīng)能力。同時，永磁同步電機(jī)本身實(shí)質(zhì)上是一個非線性的被控對象。 永磁同步電動機(jī)的矢量控制可以獲得很高的性能，該系統(tǒng)中控制器的設(shè)計對系統(tǒng)的性能起主要作用。 隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流電動機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方興未艾，非線性解禍控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制、模糊控制等各種新的控制策略正在不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出更為廣闊的前景，必將進(jìn)一步推動交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。然而，對于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動態(tài)，換言之，傳統(tǒng)的控制理論對于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對于過于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。 模糊控制就是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。在某些場合，負(fù)載率低，若采用三相感應(yīng)電動機(jī)，輕載時功率因數(shù)和效率低，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍窄，造成大量的電能浪費(fèi)。 對節(jié)能要求高的場合：在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有大量的生產(chǎn)機(jī)械要求連續(xù)地以大致不變的速度運(yùn)行，例如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、普通機(jī)床等。s parameters match with the control system. However, the parameters of PI have to be modified when the system39。通過理論研究和仿真研究證實(shí)，當(dāng)永磁同步電動機(jī)的參數(shù)或負(fù)載發(fā)生突變時，系統(tǒng)響應(yīng)仍可以很好的跟蹤參考信號，具有良好的動態(tài)性能。本文將模糊控制與傳統(tǒng)PI控制器相結(jié)合應(yīng)用于永磁同步電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，設(shè)計了基于模糊自適應(yīng)PI控制器，用MATLAB\SIMULINK進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，這種復(fù)合的模糊自適應(yīng)PI控制器較單一的傳統(tǒng)PI控制器能夠獲得較好的控制效果。但是當(dāng)對象參數(shù)發(fā)生變化時，PI參數(shù)需要重新整定。 文中首先概要性介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，dq坐標(biāo)系下永磁同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，然后建立了永磁同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)。37永磁同步電機(jī)自適應(yīng)模糊控制方法的研究永磁同步電動機(jī)自適應(yīng)模糊控制方法的研究摘 要 永磁同步電動機(jī)由于其結(jié)構(gòu)中摻入了高能量的稀土合金如鉚鐵硼。與傳統(tǒng)的電勵磁同步電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高、功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)矩/慣量比高、轉(zhuǎn)動慣量低、易于散熱、易于維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)因而其應(yīng)用范圍極為廣泛，在現(xiàn)代交流電機(jī)中也占有舉足輕重的地位。當(dāng)采用傳統(tǒng)的PI控制器時，控制器參數(shù)與對象匹配的情況下可以取得良好的控制效果。模糊控制具有不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地克服系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高品質(zhì)控制。 自適應(yīng)模糊控制器通過在線調(diào)整自適應(yīng)參數(shù)確保永磁同步電機(jī)的輸出漸近收斂于給定的參考信號。關(guān)鍵詞：永磁同步電動機(jī)(PMSM)，矢量控制，PI控制，模糊控制，自適應(yīng)TitleAbstract Permanent magnet synchronous motor because of its structure with a highenergy rare earth alloy as rivet of iron – boron, with the traditional excitation synchronous motor, PMSM have a simple structure, size and weight and high efficiency, the power factor, high power factor the low proportion of torque and inertia ,low moment of inertia, easy to turn to the amount of heat and maintenance, the advantages and its broad scope of application, especially in a demanding control the accuracy and reliability of the occasion, such as air and space, numerical control machine, processing center, such robots have been widely used in modern munication of electric motors are very important position.Firstly the development of AC speed regulation system, the control strategies used in the PMSM control system and the mathematics model of PMSM are generalized in this thesis. Then, PMSM vector control system is set up. Good performance can be achieved when the PI controller39。s parameters change. Fuzzy control has the advantage of not relying on the object mathematical model and strongly robustness so it can overe the uncertainty of element in the system such as parameter change and nonlinear change and can realize the high quality control performance of the system. Fuzzy control bined with PI control is applied in the PMSM control system. The simulation results under MATLAB/SIMULINK environment prove that better performance can be obtained by using the pound controller than PI controller. Adaptive fuzzy controller which uses universal approximation property of fuzzy systems through online adaptive parameters can guarantee the convergence of the PMSM output to the given signal. Theoretical study and the simulation research indicate that the system response still have a good dynamic performance and track reference signal when PMSM parameter or the load suddenly change.KEY WORDS：PMSM, Vectorcontrol, PI control, Fuzzy control, adaptive目 錄摘 要 IAbstract II1. 緒 論 1 課題意義 1 1 3 3 3 4 5 5 6 6 6 7 10 10 10 12 16 164. 永磁同步電動機(jī)自適應(yīng)模糊控制設(shè)計與仿真 19 19 20 20（Fuzzy Logic Controller）的設(shè)計 24 26 305. 總結(jié) 31參 考 文 獻(xiàn) 32致 謝 331 緒 論 課題意義與目的 課題意義 永磁同步電動機(jī) 英文名稱：permanent magnet synchronous motor定義：采用永磁磁極轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)。這類機(jī)械大量采用三相感應(yīng)電動機(jī)驅(qū)動，但感應(yīng)電動機(jī)的效率和功率因數(shù)較低，采用異步起動永磁同步電動機(jī)可獲得高效率和高功率因數(shù)。若采用異步起動永磁同步電動機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)高效、高功率因數(shù)和寬廣的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍，節(jié)約大量電能。在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。 但是由于現(xiàn)代高性能數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的飛速發(fā)展要求其驅(qū)動系統(tǒng)具有更高的精度和更好的控制性能，所以這就需要為PMSM提出更高品質(zhì)的控制方法和設(shè)計更高精度的控制策略。電機(jī)本身的參數(shù)(如轉(zhuǎn)子電阻)和拖動負(fù)載的參數(shù)(如轉(zhuǎn)動慣量)在某些應(yīng)用場合會隨工況而變化。對一些精度要求較高的場合，傳統(tǒng)的線性的常參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器很難獲取非常滿意的控制效果。 課題目的 本文以永磁同步電機(jī)作為被控對象，提出了一種自適應(yīng)模糊控制方法。電機(jī)本身的參數(shù)(如交流機(jī)的轉(zhuǎn)子電卿和拖動負(fù)載的參數(shù)(如轉(zhuǎn)動慣影在某些應(yīng)用場合會隨工況而變化?？刂茖ο蟮膮?shù)變化與非線性特性，使得線性的常參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器常常顧此失彼，不能使系統(tǒng)在各種工礦下都保持設(shè)計時的性能指標(biāo)，也就是說系統(tǒng)的魯棒性不能盡如人意。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記憶模糊規(guī)則的神經(jīng)模糊控制是利用離線訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)，通過在線計算即可得到最佳輸出。由于它本質(zhì)上仍是模糊控制，所以也具有模糊控制的精度高和魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。抽油機(jī)是油田的主要生產(chǎn)機(jī)械，所消耗的電能約占油田電能消耗的60％左右。若采用感應(yīng)電動機(jī)，為滿足抽油機(jī)大起動轉(zhuǎn)矩的要求，需配置大功率的感應(yīng)電動機(jī)，而正常運(yùn)行時平均負(fù)載率較低，效率和功率因數(shù)低，造成電能的大量浪費(fèi)。 永磁同步電機(jī)由稀土永磁材料來產(chǎn)生磁場，是永磁電機(jī)家族中的重要一員。自二十世紀(jì)八十年代以來，各國相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)及著名的電氣公司競相把稀土永磁材料、電力電子技術(shù)、自動控制理論以及微電子技術(shù)的最新成就應(yīng)用于永磁同步電動機(jī)的研究開發(fā)之中，使其成為當(dāng)代電機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。我國在PMSM結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面的研究工作具有世界先進(jìn)水平，但是高性能數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人所采用的PMSM仍然主要依靠進(jìn)口，究其原因主要是我國在電機(jī)驅(qū)動技術(shù)和控制策略的研究上存在差距。對永磁同步電機(jī)的控制策略大致可分三類。其中PID控制算法蘊(yùn)含了動態(tài)控制過程中的過去、現(xiàn)在和將來的信息，而且其配合幾乎為最優(yōu)，是交流伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中最基本的控制形式，其應(yīng)用廣泛，并與其它新型控制思想相結(jié)合，形成了許多有價值的控制策略。現(xiàn)代控制策略考慮了對象的結(jié)構(gòu)與參數(shù)變化、各種非線性的影響、運(yùn)行環(huán)境的改變以及環(huán)境干擾等時變和不確定因素。模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制均屬于智能控制的范疇，都具有不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地克服伺服系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素。而結(jié)合了上述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制勢必在伺服系統(tǒng)中具有更廣泛的應(yīng)用價值。模糊控制技術(shù)基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，使控制算法的可控性、適應(yīng)性和合理性提高，成為智能控制技術(shù)的一個重要分支。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制意在利用其學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的控制和優(yōu)化。如Sugeno提出的將模糊控制規(guī)則的結(jié)論用過程狀態(tài)變量的線性組合來表示而