基于模糊和滑模變結(jié)構(gòu)控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)具有低成本、高可靠性、大容量方便維修等優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)生產(chǎn)與生活中得到廣泛應(yīng)用。然而，異步電動(dòng)機(jī)是電磁耦合實(shí)現(xiàn)能量交互的復(fù)雜控制對(duì)象。為了滿足異步電機(jī)在復(fù)雜工作環(huán)境下的高性能控制要求，需要解決電機(jī)大范圍調(diào)速運(yùn)行的參數(shù)優(yōu)化、負(fù)載突變、模型參數(shù)攝動(dòng)及異步電機(jī)自身非線性因素的影響。本文以鼠籠式異步電機(jī)為研究對(duì)象，以提高其在復(fù)雜工作環(huán)境下的可靠性和調(diào)速性能為目標(biāo)，開展了基于模糊控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制的異步電機(jī)控制策略、無速度傳感器技術(shù)

2、及轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的相關(guān)技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　首先，建立“背靠背”結(jié)構(gòu)異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，通過MATLAB/Simulink仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于“背靠背”結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的正確性與有效性，有效解決調(diào)速過程直流側(cè)電壓波動(dòng)問題。
　　其次，針對(duì)異步電機(jī)在大范圍調(diào)速要求的高穩(wěn)態(tài)精度和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，采用模糊控制對(duì)PI控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得PI控制器參數(shù)的整定值在全局接近于最優(yōu)值，達(dá)到提高異步電機(jī)調(diào)速性能的目的。同

3、時(shí)，模糊控制器采用離線查詢表的方法實(shí)現(xiàn)，減小計(jì)算量。
　　再次，針對(duì)異步電機(jī)內(nèi)部參數(shù)變化和外部擾動(dòng)問題，提出以擾動(dòng)作為拓展?fàn)顟B(tài)變量的滑模擾動(dòng)觀測(cè)器，并分析其穩(wěn)定性、抖振抑制效果和參數(shù)選擇原則。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了滑模轉(zhuǎn)速控制器，對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行前饋補(bǔ)償，從而提高了異步電機(jī)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能。同時(shí)，對(duì)滑?？刂拼嬖诘亩墩駟栴}，提出通過按一定模糊規(guī)則將滑?？刂婆cPI控制相結(jié)合的混合控制方法，避免了單一滑?？刂圃诜€(wěn)態(tài)時(shí)的抖振問題，同時(shí)較PI控制有更快

4、的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、減少超調(diào)。
　　最后，在傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器的基礎(chǔ)上，提出模糊滑模觀測(cè)器用于異步電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)的方法。推導(dǎo)出轉(zhuǎn)速自適應(yīng)律、證明磁鏈觀測(cè)器的穩(wěn)定性。采用模糊控制和轉(zhuǎn)速誤差調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)了滑模增益的選取原則，避免了使用低通濾波器帶來的延時(shí)。之后分析了基于飽和函數(shù)滑模觀測(cè)器在邊界層內(nèi)采用線性控制代替開關(guān)控制的穩(wěn)定性與抖振抑制效果之間的矛盾，由對(duì)比結(jié)果可知，采用模糊控制器調(diào)整滑模增益能有效柔化控制器輸出，在保持滑模觀測(cè)器強(qiáng)魯棒