基于“類(lèi)等效”變負(fù)載直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)性能，成為構(gòu)成電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的典型方案。
　　 為了更好地描述直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(DLDMCS)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程并進(jìn)行優(yōu)化控制，需要建立DLDMCS的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)施優(yōu)化控制。在建模方面，DLDMCS不僅存在兩個(gè)交叉的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，且閉環(huán)內(nèi)部存在非線(xiàn)性環(huán)節(jié)，這類(lèi)閉環(huán)非

2、線(xiàn)性建模問(wèn)題一直以來(lái)就是重要的研究方向，也是理論上研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)；同時(shí)負(fù)載的變化會(huì)直接影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，需要重點(diǎn)研究這一因素對(duì)模型的影響。在優(yōu)化控制方面，如何在線(xiàn)控制DLDMCS的關(guān)鍵動(dòng)態(tài)性能，也具有十分重要的實(shí)際意義。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要做了如下研究工作：
　　 ①提出了基于“類(lèi)等效”變負(fù)載DLDMCS非線(xiàn)性狀態(tài)空間模型及其模型參數(shù)辨識(shí)方法。對(duì)DLDMCS機(jī)理進(jìn)行深入分析，得到了慣量負(fù)載和負(fù)載電流間的

3、數(shù)學(xué)關(guān)系，建立了包括慣量負(fù)載在內(nèi)的系統(tǒng)框圖，從DLDMCS結(jié)構(gòu)框圖及動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程的機(jī)理出發(fā)，運(yùn)用“類(lèi)等效”建模方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化建立了包含慣量負(fù)載在內(nèi)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)非線(xiàn)性狀態(tài)空間模型，并利用開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)遺傳算法辨識(shí)模型參數(shù)。
　　 ②分析了DLDMCS各類(lèi)負(fù)載對(duì)DLDMCS的影響，提出了等效慣量負(fù)載分析法，并以此為基礎(chǔ)研制了慣量負(fù)載可變電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該方法以各類(lèi)負(fù)載產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)負(fù)載電流為基礎(chǔ)，從而將不同類(lèi)型負(fù)載統(tǒng)

4、一轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)慣量負(fù)載。這樣利用等效慣量負(fù)載分析法可將各類(lèi)負(fù)載轉(zhuǎn)換為慣量負(fù)載下的模型加以研究。以等效慣量負(fù)載分析法為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了慣量負(fù)載可變電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)可以通過(guò)改變慣量盤(pán)的數(shù)目調(diào)節(jié)DLDMCS負(fù)載大小，以方便研究負(fù)載變化下DLDMCS實(shí)際響應(yīng)情況。
　　 ③基于“類(lèi)等效”DLDMCS模型，將最大加速度對(duì)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(xiàn)動(dòng)態(tài)控制方法，開(kāi)發(fā)了一種新型的DLDMCS驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)