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低速大转矩永磁同步电机在线参数辨识策略研究

作　者: 胡升
导　师: 史婷娜
学　校: 天津大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 永磁同步电机在线参数辨识模型参考自适应神经网络
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
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内容摘要

永磁同步电机具有体积小、效率高、性能好等优点，在多个工业领域获得了广泛的应用。在永磁同步电机调速系统中，多数控制系统所采用的电机参数通常为电机的离线测量参数，而电机参数会随着电机温升、磁场饱和、电机老化等因素影响而发生变化，采用电机固定参数将无法有效的保证系统良好的控制性能。因此永磁同步电机在线参数辨识技术越来越受到科研学者们的关注。本文从永磁同步电机数学模型的分析出发，分析了电机参数变化对控制器性能的影响。针对系统在线运行时电机参数的时变性，本文提出一种基于模型参数自适应的永磁同步电机电感、定子电阻在线辨识方法；在α-β坐标系下，利用Lyapunov稳定性理论，结合电机的α-β轴数学模型，推导出了待辨识参数的自适应收敛律，实现了电感、定子电阻的在线参数辨识，并且通过仿真验证了该辨识算法的有效性和良好的参数跟踪性能。在此基础上，分析了转子磁链对定子电阻辨识的影响，得出了转子磁链与定子电阻辨识的耦合关系，针对该耦合关系进一步提出了一种同时对电感、定子电阻和转子磁链进行辨识的多参数在线解耦辨识方法，采用负序d轴电流注入的方法，结合神经网络在线辨识策略，利用d轴电压前后变化实现了定子电阻和转子磁链的解耦辨识。仿真和实验验证了该解耦辨识算法的有效性。利用DSP与FPGA相结合的数字化控制结构，搭建了一套动静态响应好、性能稳定的永磁同步电机矢量控制实验系统，完成了永磁同步电机在线参数解耦辨识实验，进一步为本文的理论分析提供了实验验证。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 永磁同步电机在线参数辨识技术发展概况  9-13
  1.3 论文主要研究内容  13-15
第二章永磁同步电机矢量控制与参数分析  15-26
  2.1 永磁同步电机数学模型  15-18
  2.2 永磁同步电机矢量控制  18-19
  2.3 电流调节器参数整定与分析  19-22
    2.3.1 电流环PI控制器设计  19-20
    2.3.2 电气参数对系统性能的影响  20-22
  2.4 永磁同步电机电气参数测量方法及变化因素分析  22-25
    2.4.1 电机离线参数测量方法  22-24
    2.4.2 参数变化影响因素分析  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章基于模型参考自适应的永磁同步电机在线参数辨识策略  26-38
  3.1 模型参考自适应在线参数辨识策略理论研究  26-28
  3.2 电机参数辨识模型  28-29
  3.3 参数自适应率  29-32
  3.4 模型参考自适应在线参数辨识性能分析  32-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章基于神经网络的永磁同步电机在线参数解耦辨识策略  38-51
  4.1 神经网络在线参数辨识策略  38-40
    4.1.1 辨识原理  38-39
    4.1.2 电感辨识器设计  39-40
  4.2 参数辨识耦合分析与解耦策略  40-45
    4.2.1 定子电阻与转子磁链辨识耦合分析  40-41
    4.2.2 基于直轴电流瞬时注入的解耦辨识策略  41-43
    4.2.3 辨识误差分析  43-45
  4.3 神经网络在线参数解耦辨识器性能分析  45-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章永磁同步电机在线参数解耦辨识实验研究  51-64
  5.1 控制系统整体结构  51-52
  5.2 控制系统硬件设计  52-55
    5.2.1 IPM逆变器电路及其驱动外围电路  52-53
    5.2.2 系统主控面板设计  53-55
  5.3 控制系统软件设计  55-58
  5.4 在线参数辨识实验程序设计  58-59
  5.5 实验结果分析  59-63
    5.5.1 电感辨识器性能分析  59-61
    5.5.2 定子电阻与转子磁链解耦辨识器性能分析  61-63
  5.6 本章小结  63-64
第六章总结与展望  64-66
参考文献  66-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74

低速大转矩永磁同步电机在线参数辨识策略研究

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