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开关磁阻电机调速控制系统的研究

作　者: 米芳芳
导　师: 丛望
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: SR电机调速系统非线性模糊-PID复合控制模糊自适应PID控制
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 246次
引　用: 1次
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内容摘要

开关磁阻电机调速系统——SRD是一种新型的调速系统,它已成为当今热门的研究课题,SRD非线性动态模型的建立及智能控制在SRD中的应用是开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SR电机)两个重要的研究方向。论文主要对SRD非线性动态模型的建立和智能控制技术在SRD中的应用进行研究。论文首先讨论了SR电机调速系统的工作原理,介绍了SR电机的线性及准线性电感模型,在分析了SR电机其它非线性电感模型的基础上,采用了一种既精确又相对简单的非线性电感模型。根据SR电机的非线性模型,在MATLAB/Simulink环境下建立了四相(8/6极)SR电机调速系统动态仿真模型,在电流斩波控制、角度位置控制及电压斩波控制这三种不同的控制方式下对SRD系统进行了仿真,获得SR电机的相电流、相转矩、合成转矩及转速波形图,通过与文献资料的实验结果对比,验证建立的仿真模型是准确的。由于SR电机在运行时所表现出来的高度非线性,在控制系统中采用模糊控制策略,模糊控制与常规的PID调节相比,模糊控制对非线性系统有一定的适应能力,PID控制相对比较简单,但对非线性系统的控制效果稍差,然而常规的模糊控制也满足不了SRD的调速性能要求。因此,对常规模糊控制器进行改进,将模糊控制和PID控制结合起来构成模糊-PID复合控制及模糊自适应整定PID控制。分别对基本模糊PD控制、模糊-PID复合控制及模糊自适应整定PID控制这三种控制方案进行系统仿真实验,仿真结果证明,改善调速控制系统的性能,获得满意的调速效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 开关磁阻电动机的国内外发展概况  10-12
  1.3 开关磁阻电动机调速系统的研究动态  12-15
    1.3.1 开关磁阻电动机调速系统的特点  12-13
    1.3.2 开关磁阻电动机调速系统的应用  13-14
    1.3.3 开关磁阻电动机调速系统的研究方向  14-15
  1.4 论文的选题意义  15-17
  1.5 论文的主要工作  17-18
第2章开关磁阻电动机调速系统的基本理论  18-28
  2.1 开关磁阻电动机调速系统的组成  18-19
  2.2 开关磁阻电机调速控制系统原理  19
  2.3 开关磁阻电动机运行原理  19-20
  2.4 功率变换器  20-24
  2.5 开关磁阻电动机调速系统的控制方式  24-27
    2.5.1 角度位置控制(APC)方式  24-25
    2.5.2 电流斩波控制(CCC)方式  25-26
    2.5.3 电压斩波控制方式  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章开关磁阻电机调速系统的建模  28-41
  3.1 概述  28-30
  3.2 SR电动机的基本方程式  30-33
    3.2.1 电路方程  31-32
    3.2.2 机械方程  32
    3.2.3 机电联系方程  32-33
  3.3 SR电动机的线性模型  33-37
    3.3.1 线性模型的SR电机的电感特性  33-35
    3.3.2 线性模型的SR电机相绕组的磁链特性  35-36
    3.3.3 线性模型的SR电机相绕组的电流特性  36
    3.3.4 线性模型的SR电机相绕组的转矩特性  36-37
  3.4 SR电动机的准线性模型  37-38
  3.5 SR电动机的非线性模型  38-40
    3.5.1 SR电机的非线性电感模型  38-39
    3.5.2 SR电机的动态数学模型  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章 SRD系统的仿真与调试  41-62
  4.1 概述  41
  4.2 系统仿真(Simulink)环境简介  41-43
  4.3 Simulink下的SRD动态仿真模型  43-49
    4.3.1 SR电机本体模块  43-44
    4.3.2 控制方式切换的实现  44-46
    4.3.3 换相逻辑的实现  46-47
    4.3.4 功率变换器控制的实现  47-49
  4.4 SRD动态模型的仿真结果与分析  49-61
    4.4.1 电流斩波控制CCC下的SRD系统仿真  49-54
    4.4.2 角度位置控制APC下的SRD系统仿真  54-59
    4.4.3 电压斩波控制PWM下的SRD系统仿真  59-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章 SR电机控制系统的模糊算法研究与应用  62-81
  5.1 概述  62
  5.2 模糊控制器的基本结构及工作原理  62-64
  5.3 基本模糊控制器  64-69
    5.3.1 模糊控制器的结构设计  65
    5.3.2 模糊控制规则设计  65-66
    5.3.3 量化因子、比例因子的选择  66-67
    5.3.4 模糊控制器的应用  67-69
  5.4 模糊-PID复合控制器  69-72
  5.5 模糊自适应整定PID控制器  72-80
    5.5.1 输入值的模糊化  73-74
    5.5.2 模糊控制规则表的建立  74-75
    5.5.3 模糊自适应整定PID控制器应用  75-80
  5.6 本章小结  80-81
结论  81-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  87-88
致谢  88

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