异步电动机自适应矢量控制系统的设计与仿真
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摘要
本文针对异步电动机矢量控制系统在电动机参数变化时
性能下降的问题，提出了一种拥有转子磁链自适应观测器的矢
量控制方案，并对系统进行了仿真研究。根据异步电动机的多
变量数学模型、状态方程描述、以及转速为常值时异步电动机
的传递函数，运用正实误差模型下的参数调整算法，设计出转
子磁链自适应观测器，构成转速与磁链闭环的矢量控制系统。
仿真研究采用仿真软件MATLAB 语言，运用其中的仿真工具
SIMULINK建立了控制系统的模型来进行仿真，分析结果可
知，这种转子磁链自适应观测器的设计方法是有效的。
To solve the problem of performance degradation due to
parameter variations in the vector control of an asynchronous
motor, this paper presents a new method of designing adaptive
rotor flux observer for vector control system. On the basis of
multi-variable mathematical model and state equation of the
motor, along with the transfer function when speed of the motor
is a constant, the adaptive rotor flux observers has been designed
by using the parameter adaptive algorithm with a strict positive
real error model, and the vector control closed-loop system of
speed and flux has been constituted by using the observer.
Simulation research of the system is done by constructing
simulation model of the adaptive system using SIMULINK
simulation tool of MATLAB language, and the effectiveness of
the design method of rotor flux observer is verified by the results
of the simulation.
性能下降的问题，提出了一种拥有转子磁链自适应观测器的矢
量控制方案，并对系统进行了仿真研究。根据异步电动机的多
变量数学模型、状态方程描述、以及转速为常值时异步电动机
的传递函数，运用正实误差模型下的参数调整算法，设计出转
子磁链自适应观测器，构成转速与磁链闭环的矢量控制系统。
仿真研究采用仿真软件MATLAB 语言，运用其中的仿真工具
SIMULINK建立了控制系统的模型来进行仿真，分析结果可
知，这种转子磁链自适应观测器的设计方法是有效的。
To solve the problem of performance degradation due to
parameter variations in the vector control of an asynchronous
motor, this paper presents a new method of designing adaptive
rotor flux observer for vector control system. On the basis of
multi-variable mathematical model and state equation of the
motor, along with the transfer function when speed of the motor
is a constant, the adaptive rotor flux observers has been designed
by using the parameter adaptive algorithm with a strict positive
real error model, and the vector control closed-loop system of
speed and flux has been constituted by using the observer.
Simulation research of the system is done by constructing
simulation model of the adaptive system using SIMULINK
simulation tool of MATLAB language, and the effectiveness of
the design method of rotor flux observer is verified by the results
of the simulation.
引文
1．刘竞成，交流调速系统．上海：上海交通大学出版社，1984
2．佟纯厚，近代交流调速，北京：冶金工业出版社，1985
3．吴广玉，系统辩识与自适应控制．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1987
4．周鹗，电机学．南京：水利电力出版社，1987
5．董达生，多变量线·性控制系统．北京：煤炭工业出版社，1998
6．范崇託，现代控制理论基础．上海：上海交通大学出版社，1990
7．李清泉，自适应控制系统理论、设计与应用．北京：科学出版社，1990
8．郑大钟，线性系统理论．北京：清华大学出版社，1990
9．陈伯时，电力拖动自动控制系统．北京；机械工业出版社，1992
10．顾绳谷，电机及拖动基础．北京；机械工业出版社，1993
11．韩曾晋，自适应控制．北京：清华大学出版社，1995
12．孙守信，矿山自动控制系统．北京：煤炭工业出版社，1996
13．夏超英，笼型感应电动机转子磁通的自适应观测．电工技术学报．1996，11(6)：17～21
14．夏超英，拥有转子磁链自适应观测器的笼型异步电动机矢量控制系统．电气传动．1996，26-(5)：20～25
15．薛定宇，控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用．北京：清华大学出版社，1996
16．周绍英，交流调速系统．北京：机械工业出版社，1996
17．魏克新，MATLAB语言与自动控制系统设计．北京：机械工业出版社，1997
18．张志涌，精通和掌握MATLAB．北京：北京航空航天大学出版社，1997
19．楼顺田；基于MATLAB的系统分析与设计．西安：西安电子科技大学出版社，1998
20．陈伯时，交流调速系统．北京：机械工业出版社，1998
21．陈国呈，PWM变频调速技术．北京：机械工业出版社，1998
22．李夙，异步电动机直接转矩控制．北京：机械工业出版社，1998
23．冯垛生，无速度传感器矢量控制原理与实践．北京：机械工业出版社，1998
24．夏超英，交直流传动系统的自适应控制．北京：机械工业出版社，1998
25．王顺晃，智能控制系统及其应用．北京：机械工业出版社，1999
26．夏超英，不依赖于定转子参数的感应电动机转子磁链的自适应观测器设计．控制理论与应用．2000，(3)：321～325
27.Morse A S .Global Stability of Parameter-Adaptive Control Systems. IEEE Trans. Automat. Contr. 1980, AC-25(3), 433～439
28.Nar endre K S. Stable Adaptive Controller Design Part 2: Proof of Stability, IEEE Trans. Automat. Contr., 1980, AC-25(3), 440～448
29.Krishnan R, Parameter Sensitivity in Vector Controlled AC Motor Drives.IEEE Industrial Electronics Conf, Vol.1, Nov. 1987
30.Natick mass, MATLAB User' Guide. Math Works, Inc, 1990
31.Krishnan R and Bharadwaj A S. A review of Parameter Sensitivity and adaptation in indirect vector controlled machine drive systems[J]. IEEE trans, on power Electronics, 1992,6(4),695-703
32.OgataK, Solving Control Systems Problems with MATLAB. Englewood Cliffs, N.J. Prentice Hall, 1994
2．佟纯厚，近代交流调速，北京：冶金工业出版社，1985
3．吴广玉，系统辩识与自适应控制．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1987
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5．董达生，多变量线·性控制系统．北京：煤炭工业出版社，1998
6．范崇託，现代控制理论基础．上海：上海交通大学出版社，1990
7．李清泉，自适应控制系统理论、设计与应用．北京：科学出版社，1990
8．郑大钟，线性系统理论．北京：清华大学出版社，1990
9．陈伯时，电力拖动自动控制系统．北京；机械工业出版社，1992
10．顾绳谷，电机及拖动基础．北京；机械工业出版社，1993
11．韩曾晋，自适应控制．北京：清华大学出版社，1995
12．孙守信，矿山自动控制系统．北京：煤炭工业出版社，1996
13．夏超英，笼型感应电动机转子磁通的自适应观测．电工技术学报．1996，11(6)：17～21
14．夏超英，拥有转子磁链自适应观测器的笼型异步电动机矢量控制系统．电气传动．1996，26-(5)：20～25
15．薛定宇，控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用．北京：清华大学出版社，1996
16．周绍英，交流调速系统．北京：机械工业出版社，1996
17．魏克新，MATLAB语言与自动控制系统设计．北京：机械工业出版社，1997
18．张志涌，精通和掌握MATLAB．北京：北京航空航天大学出版社，1997
19．楼顺田；基于MATLAB的系统分析与设计．西安：西安电子科技大学出版社，1998
20．陈伯时，交流调速系统．北京：机械工业出版社，1998
21．陈国呈，PWM变频调速技术．北京：机械工业出版社，1998
22．李夙，异步电动机直接转矩控制．北京：机械工业出版社，1998
23．冯垛生，无速度传感器矢量控制原理与实践．北京：机械工业出版社，1998
24．夏超英，交直流传动系统的自适应控制．北京：机械工业出版社，1998
25．王顺晃，智能控制系统及其应用．北京：机械工业出版社，1999
26．夏超英，不依赖于定转子参数的感应电动机转子磁链的自适应观测器设计．控制理论与应用．2000，(3)：321～325
27.Morse A S .Global Stability of Parameter-Adaptive Control Systems. IEEE Trans. Automat. Contr. 1980, AC-25(3), 433～439
28.Nar endre K S. Stable Adaptive Controller Design Part 2: Proof of Stability, IEEE Trans. Automat. Contr., 1980, AC-25(3), 440～448
29.Krishnan R, Parameter Sensitivity in Vector Controlled AC Motor Drives.IEEE Industrial Electronics Conf, Vol.1, Nov. 1987
30.Natick mass, MATLAB User' Guide. Math Works, Inc, 1990
31.Krishnan R and Bharadwaj A S. A review of Parameter Sensitivity and adaptation in indirect vector controlled machine drive systems[J]. IEEE trans, on power Electronics, 1992,6(4),695-703
32.OgataK, Solving Control Systems Problems with MATLAB. Englewood Cliffs, N.J. Prentice Hall, 1994