摘要
随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入。永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。
本文的研究方向是基于矢量控制的永磁同步电动机的自适应模糊控制。文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,永磁同步电动机调速系统的各种控制策略,d - q坐标系下永磁同步电动机的数学模型,然后建立了永磁同步电机的矢量控制系统。当采用传统的PI控制器时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时,PI参数需要重新整定。模糊控制具有不依赖于对象的数学模型、鲁棒性强的优点,能够很好地克服系统中模型参数变化和非线性等不确定因素,从而实现系统的高品质控制。本文将模糊控制与传统PI控制器相结合应用于永磁同步电动机调速控制系统中,设计了基于模糊自适应PI控制器的永磁同步电机矢量控制系统,用MATLAB\SIMULINK进行了仿真,仿真结果表明,这种复合的模糊自适应PI控制器较单一的传统PI控制器能够获得较好的控制效果。
针对永磁同步电动机调速系统中的不确定因素,本文采用一种间接型自适应模糊控制器。间接自适应模糊控制器利用模糊系统的万能逼近特性,通过在线调整自适应参数确保永磁同步电机的输出渐近收敛于给定的参考信号。通过理论研究和仿真研究证实,当永磁同步电动机的参数或负载发生突变时,系统响应仍可以很好的跟踪参考信号,具有良好的动态性能。
With the development of power electronics, motor manufacturing technology, progress of theories of AC speed regulation system and new control strategies, Permanent Magnet Synchronous Motor has obtained the widespread development and application, particularly in the case that required high precision and high reliability, such as national defense, robot, automotive electronics and so on. And it also holds the pivotal status in the modern alternating current motors.
PMSM fuzzy adaptive control which bases on vector control system is the research object in this thesis. Firstly the development of AC speed regulation system, the control strategies used in the PMSM control system and the mathematics model of PMSM are generalized in this thesis. Then, PMSM vector control system is set up. Good performance can be achieved when the PI controller's parameters match with the control system. However, the parameters of PI have to be modified when the system's parameters change. Fuzzy control has the advantage of not relying on the object mathematical model and strongly robustness so it can overcome the uncertainty of element in the system such as parameter change and non-linear change and can realize the high quality control performance of the system. Fuzzy control combined with PI control is applied in the PMSM control system. The simulation results under MATLAB/SIMULINK environment prove that better performance can be obtained by using the compound controller than PI controller.
In view of PMSM uncertainty, one kind of indirect adaptive fuzzy controller is used. Indirect adaptive fuzzy controller which uses universal approximation property of fuzzy systems through online adjustment adaptive parameters can guarantee the convergence of the PMSM output to the given signal. Theoretical study and the simulation research indicate that the system response still have a good dynamic performance and track reference signal when PMSM parameter or the load suddenly change.
引文
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