基于“類等效”變負載直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)由于其具有良好的動態(tài)性能，成為構(gòu)成電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的典型方案。
　　 為了更好地描述直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(DLDMCS)的動態(tài)響應(yīng)過程并進行優(yōu)化控制，需要建立DLDMCS的數(shù)學模型，進而實施優(yōu)化控制。在建模方面，DLDMCS不僅存在兩個交叉的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，且閉環(huán)內(nèi)部存在非線性環(huán)節(jié)，這類閉環(huán)非

2、線性建模問題一直以來就是重要的研究方向，也是理論上研究的熱點與難點；同時負載的變化會直接影響系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，需要重點研究這一因素對模型的影響。在優(yōu)化控制方面，如何在線控制DLDMCS的關(guān)鍵動態(tài)性能，也具有十分重要的實際意義。
　　 針對上述問題，本文主要做了如下研究工作：
　　 ①提出了基于“類等效”變負載DLDMCS非線性狀態(tài)空間模型及其模型參數(shù)辨識方法。對DLDMCS機理進行深入分析，得到了慣量負載和負載電流間的

3、數(shù)學關(guān)系，建立了包括慣量負載在內(nèi)的系統(tǒng)框圖，從DLDMCS結(jié)構(gòu)框圖及動態(tài)響應(yīng)過程的機理出發(fā)，運用“類等效”建模方法，對系統(tǒng)進行了簡化建立了包含慣量負載在內(nèi)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)非線性狀態(tài)空間模型，并利用開發(fā)的實驗平臺，通過遺傳算法辨識模型參數(shù)。
　　 ②分析了DLDMCS各類負載對DLDMCS的影響，提出了等效慣量負載分析法，并以此為基礎(chǔ)研制了慣量負載可變電機系統(tǒng)實驗平臺。該方法以各類負載產(chǎn)生的對應(yīng)負載電流為基礎(chǔ)，從而將不同類型負載統(tǒng)

4、一轉(zhuǎn)換為對應(yīng)慣量負載。這樣利用等效慣量負載分析法可將各類負載轉(zhuǎn)換為慣量負載下的模型加以研究。以等效慣量負載分析法為理論基礎(chǔ)，設(shè)計實現(xiàn)了慣量負載可變電機系統(tǒng)實驗平臺，該平臺可以通過改變慣量盤的數(shù)目調(diào)節(jié)DLDMCS負載大小，以方便研究負載變化下DLDMCS實際響應(yīng)情況。
　　 ③基于“類等效”DLDMCS模型，將最大加速度對應(yīng)的模型參數(shù)作為DLDMCS關(guān)鍵參數(shù)，提出了關(guān)鍵參數(shù)在線動態(tài)控制方法，開發(fā)了一種新型的DLDMCS驅(qū)動器，實現(xiàn)