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电气传动自动控制系统优化设计方法研究

作　者: 高扬
导　师: 卢健康
学　校: 西北工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 典型系统调节器优化设计模糊PI控制矢量控制复合磁链观测器
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 407次
引　用: 8次
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内容摘要

电气传动系统又称电力拖动系统,是以电动机作为原动机的机械系统的总称。其目的是为了通过对电动机合理的控制,实现生产机械的起动,停止,速度、位置调节以及各种生产工艺的要求。随着技术的进步及社会对环保、节能要求的日渐严格,电气传动系统在社会各方面的使用越来越广泛。如何优化、设计电气传动系统,以实现更低廉的成本、更好的性能就具有十分重要的意义。近年来许多新理论新策略应用于电气传动系统中,并获得了良好的效果。但对大部分系统而言,其基本的闭环控制结构、利用调节器对控制对象进行校正以使系统符合要求的方法基本未变。所以,我国电气传动系统设计领域的权威专家陈伯时教授总结出的调节器的“工程设计方法”,目前在实际设计中仍然是主流设计方法。如何设计出优秀的调节器依然是电气传动系统优化设计的主要内容。因此本文借鉴了“工程设计方法”的基本思想,以电气传动系统的优化设计为目的,在现有的调节器“工程设计方法”基础上,采用其采用少量典型系统、分步设计的基本设计思路,以系统闭环幅频特性峰值、调节时间最小为最优化原则,分别针对典型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型系统研究出一套更能满足实际工程需要的设计方法。并总结出了便于设计者使用的参数、性能指标值计算公式及图表。针对交流电机矢量控制系统鲁棒性差的问题则进行了研究并提出了优化方案。利用MATLAB编程和SIMULINK仿真对所设计的系统进行验证,结果表明针对典型Ⅰ、Ⅱ型系统的设计方法所设计出的系统性能指标及设计灵活性均好于“工程设计方法”;针对典型Ⅲ型系统的设计方法则是“工程设计方法”所未涉及而又实际需要的,故填补了“工程设计方法”的空白;在交流电机矢量控制系统中引入复合磁链观测器及双层模糊控制器后,系统的鲁棒性及性能得到了提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文研究内容及采用方法  12-13
  1.4 本文研究意义  13-15
第二章 Ⅰ型最平幅频系统设计方法  15-25
  2.1 目前常用的典型Ⅰ型系统及其设计方法  15-16
  2.2 由典型Ⅰ型系统到最平幅频系统  16-19
    2.2.1 最平幅频系统的定义和稳定条件  16-18
    2.2.2 常用最平幅频系统的设计方法  18-19
  2.3 将原始系统校正为最平幅频系统的设计方法  19-22
    2.3.1 原始系统模型的建立与分析  19-21
    2.3.2 将系统设计为Ⅰ型最平幅频系统的设计方法  21-22
  2.4 设计举例及仿真验证  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章双零点典型Ⅱ型系统调节器设计方法  25-48
  3.1 “工程设计方法”的典型Ⅱ型系统设计方法  26-27
  3.2 将典型Ⅱ型系统设计成双零点典型Ⅱ型系统  27-44
    3.2.1 双零点典型Ⅱ型系统稳定条件推导  27
    3.2.2 以闭环幅频特性峰值最小准则确定参数K与τ_1、τ_2间的关系  27-31
    3.2.3 以调节时间最小准则确定参数τ1与τ_2间的关系  31-33
    3.2.4 按M_r、t_s最小准则得出设计方法及其性能  33-36
    3.2.5 本文方法所设计双零点典型Ⅱ型系统的抗干扰性能  36-39
    3.2.6 以M_rmin准则、恢复时间t_vmin准则得出新设计方法  39-40
    3.2.6 调节器有饱和情况下双零点典型Ⅱ型系统的性能：  40-44
  3.3 设计举例  44-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章典型Ⅲ型系统调节器设计方法  48-70
  4.1 Ⅲ型系统研究现状  48
  4.2 典型Ⅲ型系统的定义和稳定判据  48-50
    4.2.1 典型Ⅲ型系统的定义  49
    4.2.2 典型Ⅲ型系统的稳定判据  49-50
  4.3 典型Ⅲ型系统的设计方法  50-63
    4.3.1 依据M_rmin准则确定K与τ_1、τ_1的关系  50-52
    4.3.2 按t_smin准则确定τ_1与τ_2之关系  52-53
    4.3.3 按M_r、t_s最小准则得出设计方法及其性能  53-55
    4.3.4 本文方法所设计的典型Ⅲ型系统的抗干扰性能  55-58
    4.3.5 以M_smin准则、恢复时间t_vmin准则得出新设计方法  58-61
    4.3.6 调节器有饱和情况下本文方法所设计典型Ⅲ型系统的性能：  61-63
  4.4 带复零点的典型Ⅲ型系统的设计方法。  63-66
  4.5 典型Ⅲ型系统设计方法总结及设计举例  66-69
    4.5.1 典型Ⅲ型系统设计方法总结  66-67
    4.5.2 设计举例  67-69
  4.6 本章小节  69-70
第五章交流调速矢量控制系统的优化  70-79
  5.1 矢量控制方法研究现状  70-72
  5.2 本章系统仿真模型：  72-77
    5.2.1 磁链观测器结构  73-74
    5.2.2 模糊PI控制器结构  74-77
  5.3 本章系统仿真结果：  77-78
  5.4 本章小节  78-79
第六章本文Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型系统的共同点——设计准则  79-80
第七章总结与展望  80-82
参考文献  82-84
攻读硕士学位期间发表或录用的学术论文  84-85
致谢  85-86
西北工业大学学位论文知识产权声明书  86
西北工业大学学位论文原创性声明  86

电气传动自动控制系统优化设计方法研究

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