基于神经网络的电梯用无齿轮永磁同步曳引机速度控制系统研究

论文摘要

永磁同步电动机(PMSM)速度控制系统因其自身的一些优点,在各个领域得到了日益广泛的应用,而低速无齿轮永磁同步电动机在电梯中的应用,更是其他各种电机曳引驱动系统无可比拟的。电梯低速运行时,由于非线性摩擦因素的存在,系统的动静态性能受到很大的影响。本文在深入研究PMSM数学模型的基础上,结合电机矢量控制系统的工作原理,采用SVPWM变频控制技术,并以电机专用控制芯片TMS320F2812 DSP为核心,设计并构成完整的一套电梯曳引系统。在电梯曳引机控制中,由静、动摩擦力造成的非线性,用常规控制器很难将其预测并加以完全消除。为了进一步改善性能,提高电梯舒适度,本文提出一套基于BP神经网络的PID控制的解决方案。该控制器结构和算法简单,算法运算速度快,易于在线解析实现,具有较强的通用性和移植性。利用MATLAB的Simulink模块搭建了SVPWM模型、PMSM仿真模型及神经网络控制系统,并对上述系统进行仿真和分析,结果表明系统设计方案是正确可行的,与传统的PID控制方案相比,控制性能有明显的提高,而且也易于在线实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 永磁同步电机及其控制技术的发展概况
• 1-1-1 永磁同步电机的发展
• 1-1-2 永磁同步电动机的分类和特点
• 1-1-3 永磁同步电机的控制技术
• §1-2 电梯调速系统的现状与发展
• 1-2-1 电梯调速系统的概况
• 1-2-2 国内外电梯调速系统的发展
• 1-2-3 无齿轮曳引的永磁同步电梯调速系统
• §1-3 本文主要内容
• 1-3-1 选题意义
• 1-3-2 本文主要内容
• 第二章 永磁同步电机的数学模型和矢量控制
• §2-1 电梯用永磁同步电机的结构及选择
• §2-2 永磁同步电机数学模型
• 2-2-1 PMSM 在定子静止三相坐标系下的磁链方程和电压方程
• 2-2-2 PMSM 在定子静止两相坐标系下（CLARK 变换）的磁链方程和电压方程
• 2-2-3 永磁同步电机在两相旋转坐标系下（PARK 变换）的磁链方程和电压方程
• 2-2-4 永磁同步电机d-q 模型
• §2-3 永磁同步电机的矢量控制
• 2-3-1 永磁同步电机的矢量控制原理
• 2-3-2 PWM 控制技术概述
• 2-3-3 SPWM 控制技术
• 2-3-4 SVPWM 的基本原理
• 2-3-5 SVPWM 的算法
• 2-3-6 SVPWM 算法的程序实现
• 第三章 神经网络 PID 控制器的研究
• §3-1 引言
• 3-1-1 电梯调速性能要求
• 3-1-2 电梯的速度曲线
• 3-1-3 非线性摩擦分析
• §3-2 神经网络概述
• 3-2-1 神经元模型
• 3-2-2 神经网络的拓扑结构
• 3-2-3 神经网络学习规则
• 3-2-4 感知器（Perceptron）
• 3-2-5 BP 神经网络
• §3-3 基于BP 神经网络的PID 控制器
• 3-3-1 传统PID 控制
• 3-3-2 基于BP 神经网络的PID 控制器
• 第四章 基于 DSP 的永磁同步电机控制系统设计
• §4-1 系统硬件总体结构
• §4-2 TMS320F2812 最小系统
• 4-2-1 TMS320F2812
• 4-2-2 最小系统外设结构
• §4-3 系统硬件设计
• 4-3-1 转速检测和转子磁极位置检测电路
• 4-3-2 电机驱动和保护电路
• 4-3-3 键盘显示电路
• §4-4 系统软件设计
• 第五章 仿真实验结果
• §5-1 仿真模型的建立
• 5-1-1 SVPWM 仿真模型
• 5-1-2 永磁同步电机仿真模型
• 5-1-3 神经网络PID 控制器仿真模型
• 5-1-4 基于神经网络PID 控制器的永磁同步控制系统仿真模型
• §5-2 仿真实验波形
• 第六章 研究总结与展望
• 参考文献
• 致谢