基于T-S模糊策略的永磁同步直线电机直接推力控制

论文摘要

直线电机与控制技术相结合形成的直线电机驱动系统在工业领域中的应用,具有旋转电机驱动系统无法比拟的优势,因此如何控制直线电机就显得尤为重要。当今对直线电机控制的主要策略是直接推力控制,它是一种具有高动态性能的交流伺服驱动方式,具有结构简单,响应快速,对系统内部参数摄动和外部干扰鲁棒性强等优点,但存在较大磁链和推力脉动,逆变器开关频率不恒定等问题。首先介绍了永磁同步直线电机（PMLSM）和相关控制技术的基本原理及发展过程。接着介绍了当前应用于PMLSM的主要控制策略,建立了PMLSM数学模型。之后阐述了基于空间电压矢量的磁场定向控制方法和原理,基于空间电压矢量控制方法分析了直接推力控制的原理与实现方法。针对直接推力存在的磁链推力脉动的问题,提出了基于Mamdani模糊策略和T-S模糊策略的智能控制方法。利用模糊策略对输入的磁链误差和推力误差进行合理的模糊化分级,分别通过所设计的Mamdani模糊控制器和T-S模糊控制器对空间电压矢量进行合理选择。利用Matlab/Simulink仿真软件分别搭建了基于Mamdani和T-S模糊策略的直接推力控制系统并进行仿真分析。比较采用两种模糊控制器后的直接推力系统的速度、推力响应曲线。分析Mamdani算法存在的问题,T-S模糊算法通过辨识的方法使模糊控制器的输出为清晰量来解决Mamdani算法繁琐的解模糊过程,并讨论T-S模糊模型的稳定性问题。最后分析了T-S控制算法存在的问题并给出了今后如何解决的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 永磁直线同步电机控制策略
• 1.3 T-S 模糊控制技术研究现状
• 1.3.1 T-S 模糊控制的优点及应用
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章永磁直线同步电机直接推力控制系统
• 2.1 d-q 坐标系下的永磁直线同步电机数学模型
• 2.2 电压空间矢量
• 2.2.1 SVPWM 的基本原理
• 2.2.2 SVPWM 算法的实现
• 2.3 直接推力控制基本原理和实现方法
• 2.3.1 直接推力控制基本原理
• 2.3.2 直接推力控制系统实现方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于Mamdani 模糊控制策略的永磁同步直线电机直接推力控制系统
• 3.1 模糊控制器的组成
• 3.2 基于Mamdani 模糊策略的PMLSM 直接推力控制
• 3.2.1 Mamdani 模糊控制原理
• 3.2.2 基于Mamdani 模糊策略的PMLSM 直接推力系统
• 3.2.3 基于Mamdani 策略的PMLSM 直接推力控制仿真
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于T-S 模糊策略直接推力控制仿真
• 4.1 T-S 模糊控制原理
• 4.2 基于T-S 模糊策略的PMLSM 直接推力控制系统设计
• 4.2.1 T-S 模糊模型的稳定性分析
• 4.2.2 磁链、推力的模糊化及其隶属度函数
• 4.2.3 模糊控制规则及模糊决策
• 4.2.4 仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢