开关磁阻电机调速控制系统的研究

论文摘要

开关磁阻电机调速系统——SRD是一种新型的调速系统,它已成为当今热门的研究课题,SRD非线性动态模型的建立及智能控制在SRD中的应用是开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,简称SR电机）两个重要的研究方向。论文主要对SRD非线性动态模型的建立和智能控制技术在SRD中的应用进行研究。论文首先讨论了SR电机调速系统的工作原理,介绍了SR电机的线性及准线性电感模型,在分析了SR电机其它非线性电感模型的基础上,采用了一种既精确又相对简单的非线性电感模型。根据SR电机的非线性模型,在MATLAB/Simulink环境下建立了四相（8/6极）SR电机调速系统动态仿真模型,在电流斩波控制、角度位置控制及电压斩波控制这三种不同的控制方式下对SRD系统进行了仿真,获得SR电机的相电流、相转矩、合成转矩及转速波形图,通过与文献资料的实验结果对比,验证建立的仿真模型是准确的。由于SR电机在运行时所表现出来的高度非线性,在控制系统中采用模糊控制策略,模糊控制与常规的PID调节相比,模糊控制对非线性系统有一定的适应能力,PID控制相对比较简单,但对非线性系统的控制效果稍差,然而常规的模糊控制也满足不了SRD的调速性能要求。因此,对常规模糊控制器进行改进,将模糊控制和PID控制结合起来构成模糊-PID复合控制及模糊自适应整定PID控制。分别对基本模糊PD控制、模糊-PID复合控制及模糊自适应整定PID控制这三种控制方案进行系统仿真实验,仿真结果证明,改善调速控制系统的性能,获得满意的调速效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 开关磁阻电动机的国内外发展概况
• 1.3 开关磁阻电动机调速系统的研究动态
• 1.3.1 开关磁阻电动机调速系统的特点
• 1.3.2 开关磁阻电动机调速系统的应用
• 1.3.3 开关磁阻电动机调速系统的研究方向
• 1.4 论文的选题意义
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 开关磁阻电动机调速系统的基本理论
• 2.1 开关磁阻电动机调速系统的组成
• 2.2 开关磁阻电机调速控制系统原理
• 2.3 开关磁阻电动机运行原理
• 2.4 功率变换器
• 2.5 开关磁阻电动机调速系统的控制方式
• 2.5.1 角度位置控制（APC）方式
• 2.5.2 电流斩波控制（CCC）方式
• 2.5.3 电压斩波控制方式
• 2.6 本章小结
• 第3章 开关磁阻电机调速系统的建模
• 3.1 概述
• 3.2 SR电动机的基本方程式
• 3.2.1 电路方程
• 3.2.2 机械方程
• 3.2.3 机电联系方程
• 3.3 SR电动机的线性模型
• 3.3.1 线性模型的SR电机的电感特性
• 3.3.2 线性模型的SR电机相绕组的磁链特性
• 3.3.3 线性模型的SR电机相绕组的电流特性
• 3.3.4 线性模型的SR电机相绕组的转矩特性
• 3.4 SR电动机的准线性模型
• 3.5 SR电动机的非线性模型
• 3.5.1 SR电机的非线性电感模型
• 3.5.2 SR电机的动态数学模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 SRD系统的仿真与调试
• 4.1 概述
• 4.2 系统仿真（Simulink）环境简介
• 4.3 Simulink下的SRD动态仿真模型
• 4.3.1 SR电机本体模块
• 4.3.2 控制方式切换的实现
• 4.3.3 换相逻辑的实现
• 4.3.4 功率变换器控制的实现
• 4.4 SRD动态模型的仿真结果与分析
• 4.4.1 电流斩波控制CCC下的SRD系统仿真
• 4.4.2 角度位置控制APC下的SRD系统仿真
• 4.4.3 电压斩波控制PWM下的SRD系统仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 SR电机控制系统的模糊算法研究与应用
• 5.1 概述
• 5.2 模糊控制器的基本结构及工作原理
• 5.3 基本模糊控制器
• 5.3.1 模糊控制器的结构设计
• 5.3.2 模糊控制规则设计
• 5.3.3 量化因子、比例因子的选择
• 5.3.4 模糊控制器的应用
• 5.4 模糊-PID复合控制器
• 5.5 模糊自适应整定PID控制器
• 5.5.1 输入值的模糊化
• 5.5.2 模糊控制规则表的建立
• 5.5.3 模糊自适应整定PID控制器应用
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢