智能控制技术及其在开关磁阻电机调速系统中的应用研究
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摘要
本文以智能控制技术及其在开关磁阻电机（简称SR电机）调速系统中的应用
为主题开展研究，以期对智能控制技术和SR电机调速控制技术的发展起到积极
的作用。
本文第二章利用非线性方法和神经网络对SR电机电感进行了建模，并在非
线性模型的基础上对相电流和转矩进行了仿真。本文第二章还根据SR电机的特
点，在SR电机非线性模型的基础上利用规划期望转矩的方法在减少SR电机转
矩脉动方面进行了一些仿真。
本文第四章对常规模糊控制器进行了改进，利用神经网络的学习能力和记忆
能力在线调整模糊控制器的比例因子，使之成为一个自适应的模糊控制器，改善
了系统的性能。
本文对单神经元PID自适应控制器进行了仿真，并将此算法应用于SR电机
直接数字控制系统中，以Intel公司的MCS-80196KB为控制器，进行了软硬件
的设计和调试。
This thesis makes some studies in intelligence control and its application in switched reluctance drives(SRD).
This paper provides a non-linear model of switched reluctance motor(SRM). The phase current and torque are calculated based on this non-linear model. A model of SRM's inductance is given with artificial neural network. According to SRM's characteristic, torque-ripple of SRM is reduced by designing expected torque.
Fuzzy controller with self-adaptive proportion is constructed through modifying normal fuzzy controller.By using artificial neural network's learn ability and recollection ability, proportion parameter is adjusted online.lt improves the normal fuzzy controller's performance.
A single neural cell self-adaptive controller is studied. Furthermore, a direct digital control system of SRM based on this single neural cell self-adaptive controller is designed by using MCS-80C196KB microprocessor.
为主题开展研究，以期对智能控制技术和SR电机调速控制技术的发展起到积极
的作用。
本文第二章利用非线性方法和神经网络对SR电机电感进行了建模，并在非
线性模型的基础上对相电流和转矩进行了仿真。本文第二章还根据SR电机的特
点，在SR电机非线性模型的基础上利用规划期望转矩的方法在减少SR电机转
矩脉动方面进行了一些仿真。
本文第四章对常规模糊控制器进行了改进，利用神经网络的学习能力和记忆
能力在线调整模糊控制器的比例因子，使之成为一个自适应的模糊控制器，改善
了系统的性能。
本文对单神经元PID自适应控制器进行了仿真，并将此算法应用于SR电机
直接数字控制系统中，以Intel公司的MCS-80196KB为控制器，进行了软硬件
的设计和调试。
This thesis makes some studies in intelligence control and its application in switched reluctance drives(SRD).
This paper provides a non-linear model of switched reluctance motor(SRM). The phase current and torque are calculated based on this non-linear model. A model of SRM's inductance is given with artificial neural network. According to SRM's characteristic, torque-ripple of SRM is reduced by designing expected torque.
Fuzzy controller with self-adaptive proportion is constructed through modifying normal fuzzy controller.By using artificial neural network's learn ability and recollection ability, proportion parameter is adjusted online.lt improves the normal fuzzy controller's performance.
A single neural cell self-adaptive controller is studied. Furthermore, a direct digital control system of SRM based on this single neural cell self-adaptive controller is designed by using MCS-80C196KB microprocessor.
引文
[1] 王宏华．开关型磁阻电动机调速控制技术．第1版．北京：机械工业出版社，1995
[2] Lawrenson P J,et al.Variable-speed Reluctance Motors.IEE Proc.Vol.127(B),No.4,1980,7
[3] 詹琼华．开关磁阻电动机．第1版．武汉：华中理工大学出版社．1992
[4] 黎家玲等．开关磁阻电动机电流斩波分析．第二届全国开关磁阻电机研讨会论文集
[5] 薛向党等．开关磁阻电动机角度最佳控制的研究方法与数值仿真．电工技术学报．1992，(2)
[6] 周鹗等．开关磁阻电机调速系统整体稳态性能分析方法研究．东南大学学报．1993，23(5)
[7] 高超等．开关磁阻电动机系统低速运行的性能与控制方式．电气传动．1991．(3)
[8] 汤宁平等．开关磁阻电机的微机控制．电工技术杂志．1988．(11)
[9] 傅丰礼等．4kW开关磁阻电动机及控制装置研究．中小型电机．1993．(5)
[10] 梁冠安等．用派克方程分析开关磁阻电动机．微特电机．1995．(3)
[11] 王振民等．开关磁阻电机的发展．电世界．1997．(5)
[12] 贾好来．SRM调速系统技术的研究热点．电工技术．2001．(4)
[13] 刘剑等．开关磁阻电机无位置传感技术研究．中小型电机．1998．25(4)
[14] 毛良明等．开关磁阻电机间接位置检测方案研究．中小型电机．1999．26(4)
[15] 吴建华等．开关磁阻电机转矩波动的计算和测量．中小型电机．1997，24(2)
[16] 任套牢等．开关磁阻电机的原理及其应用．煤矿自动化．1998．Vol．6 No．9
[17] 张国宏等．减小开关磁阻电动机低速时转矩脉动的新型控制策略．中小型电机．1999，26(6)．
[18] 黄建中等．减小开关磁阻电机转矩脉动控制策略的研究．微特电机．1996．(6)
[19] 范正翘等．开关磁阻电动机转矩脉动的智能抑制方法．微特电机．2000．(2)
[20] 陈昊等．两种开关磁阻电机系统的对比研究．中国矿业大学学报．Vol．29No．5 Sep．2000．
[21] Willam F.Ray et al.High-Performance Swimhed Reluctance Brushless drivers．IEEE T-IA Vol.IA-22 No.4 1986.
[22] 杨玉刚．开关磁阻电机驱动系统的研究．博士论文．清华大学．1997
[23] 荣爱国．开关磁阻电机系统建模和仿真．硕士论文．南京航天航空大学．1992
[24] 杨玉刚等．开关磁阻电机动态性能的研究．清华大学学报．Vol．37 1997．
[25] 徐国卿等．开关磁阻电机驱动系统电流波形及其对系统的影响．微特电机．1995．(6)．
[26] A.A.Arkadan et al.Swkched Reluctance Motor Drive Systems Dynamic Performance Prediction and Experimental Verification,IEEE T-EC,Vol.9,No.1,1994.
[27] A.A.Arkadan et al. Switched Reluctance Motor Drive Systems Dynamic Performance Prediction under Internal and External Fault Conditions,IEEE T-ECC,Vol.9,No. 1,1994.
[28] 杨静等．基于MATLAB的开关磁阻电动机建模与仿真．江苏理工大学学报．Vol．21No．3 May．2000．
[29] 成颍等．基于神经网络开关磁阻电机转矩脉动最小化策略的研究．机电工程1997年机电一体化论文集．
[30] Elams.C et al.Modelling of a Nonlinear Switched Reluctance Drive Based on Artificial Neural Networks. IEE Power Electronics and Variable-Speed Drives.Sep. No.399,1994
[31] 李人厚．智能控制理论和方法．西安电子科技大学出版社，1999．
[32] 范瑜等．开关磁阻电动机调速系统的数字仿真．中国电机工程学报．Vol．15 No．2 March．1995．
[33] 张超等．开关磁阻电动机的几种控制方案．中小型电机．2001，28(2)．
[34] 薛向党等．开关磁阻电机角度最佳控制的研究方法和数值仿真．电工技术学报．1992．2
[35] 孙文东等．开关磁阻电机能量非回馈式电流斩波方式的研究．1994年中小型电机学术年会论文集．
[36] Krzysztof Russa, and et al. Torque-Ripple Minimization in Switched Reluctance Machines Over a Wide Speed Range. IEEE Trans. Ind. Applicat. Vol. 34.No.5 1997
[37] 苏海岛等．C语言数值计算常用程序．警官教育出版社．第一版．北京：警官教育出版社,1996
[38] Stephenson J.M ,and et al. Saturation in Doubly Salient Reluctance Motors.IEE
[39] C.Pollock,and et al. Acoustic Noise Cancellation Techniques for Switched Reluctance Drives. IEEE Trans. Ind. Applicat. Vol.33.No.2,1997
[40] Harris M R, and et al. A Review of the Integral-Horsepower Switched Reluctance Drive. IEEE Trans. on IA. Vol.22, No.4,1986,7/8
[41] Donald S.Reay, and et al. Switched Reluctance Motor Control Via Fuzzy Adaptive Systems. IEEE Control Systems
[42] 徐国卿等．开关磁阻电机最优化设计的研究 铁道学报 Vol．21 NO．3 june 1999
[43] 张乃尧等．神经网络与模糊控制 清华大学出版社(第一版)1998
[44] 施灵敏等．开关磁阻电机的模糊及单神经元PID混合控制．东南大学学报．Vol．28 NO．5A Sept．1998．
[45] 宋宜斌．一种单神经元自适应伺服控制器的研究．计算机工程与应用．1999，35(3)．
[46] 李士勇．模糊控制、神经控制和智能控制论．哈尔滨工业大学出版社．1996
[47] 余永权．曾碧．单片机模糊逻辑控制．北京航空航天大学出版社．1995
[48] 王宏华．开关磁阻电动机调速系统直接数字控制．电气传动．1993，6
[49] 徐国卿等．一种小功率开关磁阻电机的8098微机控制系统．微特电机．1994，2
[50] 邓新华等．8098单片机控制的开关磁阻电动机驱动系统，电气传动．1997，5
[51] 何克忠等．计算机控制系统．北京：清华大学出版社，1998
[52] 宋国钦等．开关磁阻电机的单片机控制．电气自动化．1994，2
[53] 喻方平等．MCS—96系列单片机PL／M语言编程及系统的设计与调试．电子工业出版社．1998．
[54] 张立等．电力电子场控器件及其应用．北京：机械工业出版社，1995
[55] 李序葆等．电力电子器件及其应用．北京：机械工业出版社，1996
[56] Ellision A J,and et al.Natural Frequencies of Stators of Small Electric machines.IEE Proc,1971,118(1)
[57] 孙丹．模糊控制理论的研究及其在开关磁阻电动机调速系统设计中的应用硕士论文河海大学 2000
[58] 王治平．开关磁阻电机振动特性及控制系统设计研究硕士论文 河海大学 2001
[59] 褚静．模糊控制原理与应用．北京：机械工业出版社，1995
[60] 朱伟等．基于神经网络推理器的自适应模糊控制器的仿真研究．厦门大学学报，2001-年 Vol.40 增刊1
[61] 汪镭等．人工神经网络在电气传动领域中的应用．电机与控制学报，Vol．5，2001，3
[62] 陈伯时．电气传动系统的智能控制．电气传动，1997，第一期
[63] 张建明等．模糊系统与人工神经网络的交叉综合及应用．系统工程与电子技术，1998，第9期
[2] Lawrenson P J,et al.Variable-speed Reluctance Motors.IEE Proc.Vol.127(B),No.4,1980,7
[3] 詹琼华．开关磁阻电动机．第1版．武汉：华中理工大学出版社．1992
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[27] A.A.Arkadan et al. Switched Reluctance Motor Drive Systems Dynamic Performance Prediction under Internal and External Fault Conditions,IEEE T-ECC,Vol.9,No. 1,1994.
[28] 杨静等．基于MATLAB的开关磁阻电动机建模与仿真．江苏理工大学学报．Vol．21No．3 May．2000．
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[46] 李士勇．模糊控制、神经控制和智能控制论．哈尔滨工业大学出版社．1996
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[48] 王宏华．开关磁阻电动机调速系统直接数字控制．电气传动．1993，6
[49] 徐国卿等．一种小功率开关磁阻电机的8098微机控制系统．微特电机．1994，2
[50] 邓新华等．8098单片机控制的开关磁阻电动机驱动系统，电气传动．1997，5
[51] 何克忠等．计算机控制系统．北京：清华大学出版社，1998
[52] 宋国钦等．开关磁阻电机的单片机控制．电气自动化．1994，2
[53] 喻方平等．MCS—96系列单片机PL／M语言编程及系统的设计与调试．电子工业出版社．1998．
[54] 张立等．电力电子场控器件及其应用．北京：机械工业出版社，1995
[55] 李序葆等．电力电子器件及其应用．北京：机械工业出版社，1996
[56] Ellision A J,and et al.Natural Frequencies of Stators of Small Electric machines.IEE Proc,1971,118(1)
[57] 孙丹．模糊控制理论的研究及其在开关磁阻电动机调速系统设计中的应用硕士论文河海大学 2000
[58] 王治平．开关磁阻电机振动特性及控制系统设计研究硕士论文 河海大学 2001
[59] 褚静．模糊控制原理与应用．北京：机械工业出版社，1995
[60] 朱伟等．基于神经网络推理器的自适应模糊控制器的仿真研究．厦门大学学报，2001-年 Vol.40 增刊1
[61] 汪镭等．人工神经网络在电气传动领域中的应用．电机与控制学报，Vol．5，2001，3
[62] 陈伯时．电气传动系统的智能控制．电气传动，1997，第一期
[63] 张建明等．模糊系统与人工神经网络的交叉综合及应用．系统工程与电子技术，1998，第9期