永磁同步电机速度模糊控制方法的研究

论文摘要

永磁同步电机（PMSM）是一种多变量、强非线性、强耦合性的时变被控对象。永磁同步电机因其体积小、磁密度高、可靠性好以及对环境适应性强等诸多优点,被广泛应用于工农业生产和航空航天等领域。而伴随着这些领域的不断发展,更高的调速精度、更大的调速范围以及更快的响应速度成为永磁同步电机调速系统的迫切要求。本文基于模糊控制的基本理论,分别设计了模糊PI控制器和基于T-S模糊系统的鲁棒H∞控制器。论文的主要研究内容如下：首先,介绍了PMSM在dq0轴坐标系下的数学模型,分析矢量控制策略,选择了id=0控制策略以实现系统的解耦。由于PMSM在实际运行中存在着负载转矩和电阻等参数不确定性,本文采用模糊控制策略,在分析PMSM运行特性的基础上,推导出了相应的模糊规则,并设计了模糊PI控制器,给出了控制器的效果图。其次,对PMSM的T-S模糊系统的H∞鲁棒控制器进行了研究。针对T-S模糊模型在确定情况下能够任意逼近大范围的非线性系统,在分析PMSM运行特性的基础上,采用T-S模糊建模方法,建立了PMSM的模糊模型。采用Lyapunov稳定性定理,结合鲁棒控制理论,提出并证明了保守性更低的稳定性条件。在此基础上,设计了PMSM的T-S模糊系统鲁棒H∞控制器。进一步,分别采用PI控制器、模糊PI控制器和T-S模糊系统的鲁棒H∞控制器,对PMSM控制系统进行了仿真,并对仿真结果进行了分析,证明了设计的控制器的可行性和有效性。最后,在论文的最后,对全文的工作做了总结,并对PMSM速度控制系统的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 模糊控制概述
• 1.4 本文主要工作及结构安排
• 第2章 预备知识
• 2.1 永磁同步电机
• 2.1.1 永磁同步电机的结构与分类
• 2.1.2 坐标变换原理
• 2.1.3 永磁同步电机的数学模型
• 2.2 模糊控制原理
• 2.3 鲁棒控制原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 模糊PI控制器的设计
• 3.1 PID控制原理
• 3.2 矢量控制系统设计
• 3.2.1 电流调节环的设计
• 3.2.2 速度调节环的设计
• 3.3 模糊PI控制器的设计
• 3.3.1 模糊化
• 3.3.2 模糊推理
• 3.3.3 量化因子和比例因子
• 3.3.4 清晰化
• 3.4 模糊PI的仿真实现
• 3.5 本章小结
• ∞控制器的设计'>第4章 T-S模糊系统鲁棒H_∞控制器的设计
• 4.1 T-S模糊系统
• 4.1.1 T-S模糊模型
• 4.1.2 控制器的设计
• 4.2 永磁同步电机的T-S模糊系统
• ∞控制器的设计'>4.3 T-S模糊系统鲁棒H_∞控制器的设计
• 4.3.1 T-S模糊系统稳定性
• ∞控制器设计'>4.3.2 状态反馈鲁棒H_∞控制器设计
• 4.4 PMSM的模糊化及鲁棒控制器的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 控制系统的仿真研究
• 5.1 永磁同步电机矢量控制系统
• 5.2 系统框图
• 5.2.1 坐标变换框图
• 5.2.2 SVPWM系统框图
• 5.3 仿真与分析
• 5.3.1 模糊PI控制仿真
• ∞控制仿真'>5.3.2 T-S模糊鲁棒H_∞控制仿真
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢