陆玉正[1]2012年在《电动汽车驱动电机控制系统的研究》文中研究表明电动汽车采用电力驱动系统,具有清洁能源、噪声小、易于实现自动控制等优点,成为未来汽车的发展方向。感应电机具有体积小、成本低、性能可靠、重量轻、免维护等优点,在电动汽车中得以广泛应用。直接转矩控制技术是继矢量控制后的又一全新的交流调速方案,直接转矩控制原理是基于定子磁场定向,无需进行复杂的矢量变换,借助Bang-Bang控制原理产生PWM信号,直接控制逆变器的开关状态,从而提高转矩响应的动态性能。显然,这种对转矩的直接控制,使得系统结构更为简洁、响应更为快速。但基于Bang-Bang控制不可避免地产生转矩的脉动,因此研究如何抑制感应电机直接转矩控制系统的转矩脉动具有重要的理论意义和工程意义。本文综合应用现代控制理论、汽车理论、运动控制等深入研究电动汽车驱动电机控制系统,分析了系统结构和功能。提出将模糊算法应用于驱动电机直接转矩控制系统中。由于模糊控制具有强鲁棒性、自适应性,能够有效地处理被控对象非线性、难以建立数学模型等问题,本文设计了模糊控制器代替了传统的滞环比较器,依据模糊推理得到更优的电压矢量,从而减小转矩脉动；另一方面,采用模糊自适应PI调节器代替传统的速度调节器,从而构建了基于双模糊控制算法的驱动电机直接转矩控制系统,改善了系统的动态性能。本文在MATLAB中建立起系统仿真模型并进行了动态仿真,仿真结果验证了算法的正确性和先进性。基于TMS320F2812DSP芯片,完成了控制系统的软、硬件的设计
卢达[2]2013年在《永磁同步电机调速系统控制策略研究》文中进行了进一步梳理二十世纪八十年代以来,永磁同步电机以其体积小、损耗低、可靠性高、维护方便等优点,被广泛应用于交流调速系统中。不断多样化和复杂化的应用场合,对交流调速系统的控制策略提出了更高的要求。本文通过对永磁同步电机调速系统的控制策略的深入研究,力图从多方向促进系统在高性能要求场合的应用。本文的主要工作和成果有：1、介绍了研究背景和基础。首先对交流调速系统控制策略的发展历程进行了综述,着重介绍了模糊控制、自抗扰控制和模型预测控制在交流调速系统中的研究和应用现状。其次描述了永磁同步电机的数学模型和两种基本控制系统,并对比了这两种系统的控制效果。2、详细分析了零矢量在模糊直接转矩控制系统中的作用原理和特点,改进了模糊直接转矩控制的模糊规则库、转矩隶属度函数和电压隶属度函数,保证了零矢量在模糊直接转矩控制中可以充分发挥保持电磁转矩的功能,有效减小了转矩脉动。仿真和实验结果验证了本文提出的包含零矢量的永磁同步电机模糊直接控制算法的有效性。3、针对近似离散最速反馈控制函数(fhan函数)作为自抗扰控制系统非线性控制算法时参数难于整定的问题,首先分析了fhan函数的控制机理,并据此提出了改进的自抗扰控制系统结构。这种结构明确了fhan函数中包含的可调参数的物理意义,从而为按照实际要求确定参数值提供了理论依据。当存在时滞或需要更大的稳定裕度时,只需对其中一个参数微调即可。因此,采用本文改进的自抗扰控制系统结构,大大简化了参数整定过程。仿真和实验结果验证了改进算法的有效性。4、针对传统模型预测控制计算量大、难以在采样周期较短的永磁同步电机调速系统中应用的难题,本文提出了递推模型预测控制策略。与传统模型预测控制中迭代求解操作变量不同,递推模型预测控制首先采用迭代学习算法求取操作变量第一项,随后采用递推Levenberg Marquardt算法求出操作变量其它项。分别计算了传统模型预测控制和递推模型预测控制的时间复杂度,并分析了递推模型预测控制的收敛性,从而理论上说明了提出算法的有效性。仿真结果表明本文提出的递推模型预测控制的计算量比传统模型预测控制大为减小,基于递推模型预测控制的永磁同步电机调速系统具有优良的动静态性能。
陈建龙[3]2016年在《基于模糊控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究》文中研究指明开关磁阻电机具有结构简单,成本低,可靠性高,容错性能力强等优点,并且在调速、控制等方面也具有突出的优势,使其迅速成为电动汽车、新能源汽车等领域热门课题之一。但开关磁阻电机在运行换相过程中会产生较大的转矩脉动,进而产生噪声,而这也严重制约了其在工业领域中的推广和应用,针对上述问题,论文提出了一种基于模糊控制的开关磁阻电机直接转矩控制新方法。主要工作如下：论文阐述了开关磁阻电机的基本构成和工作原理,并建立了数学模型,分析了开关磁阻电机的几种传统控制策略。针对开关磁阻电机运行过程中转矩脉动较大的问题,提出可以利用直接转矩控制技术来抑制转矩脉动,并通过仿真验证了其在抑制转矩脉动方面的有效性。但传统的直接转矩控制方法在电机换相区域转矩仍有一定的脉动,并影响了电机转速响应速度。论文对模糊控制理论进行了研究,并将模糊控制引入开关磁阻电机直接转矩控制系统,对传统控制器进行了改进。在SRM双闭环控制系统中,设计了模糊PI速度调节器取代传统速度调节器,同时设计了模糊直接转矩控制器取代原有直接转矩控制器,构建了一种新型开关磁阻电机模糊直接转矩控制系统,并进行了Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明,该系统有效地抑制了开关磁阻电机在换相时产生的转矩脉动,并且在动态性能和稳态性能上有所改善。论文最后详细介绍了基于TMS320F28335的开关磁阻电机测试平台硬件结构原理,设计了模糊控制器程序流程,在该实验平台上编写了模糊直接转矩控制程序模块,测试了电机运行的各项性能指标,实验结果表明,论文所提方法在转矩脉动抑制方面具有较好的效果,系统具有较好的动态和稳态性能。
李斌花[4]2005年在《纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究》文中研究说明在环境压力日益紧张的今天,电动汽车的研究越来越受重视。现代电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。不论对于哪种电动汽车而言,电机驱动系统都是其不可缺少的一部分,其动力输出直接影响到电动汽车的动力性能,其能耗直接影响到电动汽车的续驶里程。 本文的研究方向是纯电动汽车电机驱动系统的控制策略。为了便于研究车辆动力性能,同时考虑到交流感应电机具有调速范围宽的优点,本文的研究选择了交流感应电动机驱动、传统机械驱动布置方式、固定减速比的电动汽车驱动系统作为具体研究对象。电机调速方法采用直接转矩控制技术。 本文的研究目的是:建立按照驾驶员操作来控制电动汽车驱动系统动力输出的控制模型,选择适当的控制策略,为直接转矩控制模块提供转矩给定值,从而使电动汽车电机驱动系统的动力输出达到驾驶员的驾驶目的。 研究中,首先建立了电动汽车行驶过程中的力学模型,并通过桑塔纳改装电动汽车道路试验,在一定程度上验证了该模型,在此基础上提出了两种控制模型。控制模型先选择了模糊控制策略,但由于受专家经验缺乏的限制以及输入量变化范围难于估计等因素的影响,该控制策略未能取得理想效果。而后,本文采用了一种变参数PID控制—基于车速偏差的增量式控制策略,仿真结果表明,该控制策略能够达到控制要求。进而对该控制策略在较为复杂的路面状况下进行了仿真,验证了该策略的可行性和有效性。 为了提高能量利用率,文章考虑了制动、减速时的能量回馈问题。
郑辰阳[5]2017年在《基于遗传模糊PID的多永磁同步电机控制系统的研究》文中研究表明现今,随着经济飞速发展,人们对产品质量的要求也越来越严格。单一电机驱动的机械设备已经无法满足实际需求,逐渐被由多电机共同驱动的设备所取代。而为了提高此种设备的工作效率,就需要对各电机的速度进行调节使之达到同步。所以,提升多电机控制系统的同步性能,对现实生产生活以及现代工业发展都能起到推进作用。本文设计的多永磁同步电机控制系统是由3电机组成的。在运行过程中各电机会受到大小不等的扰动量,造成各电机的转速存在偏差,无法完成同步运行。针对这一问题,本文采用遗传模糊PID控制算法来调节各电机的转速,使各电机在任何情况下转速都可以稳定在给定值处。由于遗传模糊PID控制具有调节速度快、控制精确度高等特点,因此可以有效的保证系统中各电机能够以同一转速同步运行。该系统不仅能够根据所承受的负载变化,自动对各电机的状态进行调节;而且控制精度高,整个系统具有较高的同步精度,降低系统故障率,提高工作效率,因此具有广阔的工业应用前景。
王书博[6]2014年在《基于模糊神经网络算法的永磁同步电机位置控制》文中提出永磁同步电机凭借其控制效果好、体积小、功率因数高、转矩电流比高、自身转动惯量低等优点在工业机器人、数控机床等高精度位置控制方面得到了广泛应用。本文首先对永磁同步电机位置控制系统的研究现状和发展前景做了简要分析；然后深入分析了永磁同步电机的数学模型,结合坐标变换对比分析了永磁同步电机在坐标变换前后的数学模型,并对永磁同步电机在两相旋转d-q坐标系下数学模型进行了解耦运算；采用了id=0的控制方法,使单位电流产生最大的电磁转矩；设计了叁闭环调节的永磁同步电机位置控制系统。速度环和电流环采用PI控制,根据系统位置误差和误差变化率大小设计了模糊神经网络PID位置控制器。仿真实验,验证了模糊神经网络和PI相结合的控制策略的有效性和实用性,改善了系统的位置跟踪性能,提高了控制系统的快速性和稳定性。在常规模糊神经网络的基础上,进一步提出了补偿模糊神经网络位置控制器。实验结果验证了补偿模糊神经网络控制算法在永磁同步电机位置伺服系统中的优越性和可行性。
赵政[7]2016年在《永磁无刷直流电机控制系统设计研究》文中研究说明目前,国家正在大力发展新能源产业,促进节能降耗。永磁无刷直流电机作为新能源产业的一部分,已在电动车上实现了大规模的应用,拥有良好的发展前景。所以,针对永磁无刷直流电机控制系统的研究与设计具有很强的应用价值和必要性。在查阅大量文献的基础上,本文介绍了永磁无刷直流电机的结构和原理,进行了永磁无刷直流电机的PID控制系统仿真实验,分析了电流控制和直接转矩控制两种方式对永磁无刷直流电机响应的影响。综合比较之后,本文选择使用电流控制的方法实现永磁无刷直流电机的控制系统设计。永磁无刷直流电机的PID控制系统在转速变化范围较大时,转速响应有较大超调,性能不尽如人意。所以,本文在PID控制器的基础上,结合模糊控制理论,设计了一种参数自适应的模糊PID控制器结构。经过仿真实验验证,该结构的模糊PID控制器具有良好的转速响应和转矩响应,相比PID控制器,明显增加了转速调节范围,取得了良好的控制效果。本文基于卡尔曼滤波器,设计了一种永磁无刷直流电机转子位置识别方法。首先计算得到永磁无刷直流电机的相反电动势,经过卡尔曼滤波器获得平滑波形,得到线反电动势,以线反电动势过零点作为换向信号;然后,采用了一种换向信号的逻辑处理方法,以滤除抖动的位置信号,增强低速阶段转子位置检测的能力。经过仿真实验验证,这种转子位置识别方法能够有效的识别转子位置,提供精确的转子位置信号,有效的拓宽了转子位置识别范围,使其可以与模糊PID控制系统相匹配。最后本文完成了一种永磁无刷直流电机控制系统的驱动电路,实现了本文中的模糊PID控制器和转子位置识别方法。其中,驱动电路由TMS320F2812 DSP芯片作为控制核心,包含了N沟道MOSFET驱动电路,信号采集电路。然后,根据本文中的控制方法,进行了控制系统的软件结构设计,并且对相关模块进行了调试工作。
陈立杨[8]2012年在《无差拍直接转矩控制系统研究与实现》文中研究表明交流调速系统在社会生产中占据越来越重要的地位,对其调速精度也提出了更高的要求。目前高性能控制算法有矢量控制和直接转矩控制,矢量控制通过解耦和坐标变换将交流电机转化为等效直流机进行控制,性能优越,但需要较复杂的旋转变换,转子磁链观测严格依赖于电机模型和参数的准确性,并涉及到多闭环PI参数调节问题。直接转矩控制仅在两相静止坐标系下观测定子磁链,并直接对磁链和转矩进行双位控制,响应速度快,但存在转矩脉动问题,调速范围受限。鉴于此,本文基于现有算法进行改进的无差拍直接转矩控制算法研究实现,结合矢量控制与直接转矩控制优点,运用无差拍控制原理,在两相旋转坐标系下推导电压控制规律,采用SVPWM调制方式控制电机。为了提高系统对参数变化的适应能力,在仅有的速度闭环上应用模糊PI算法,在线自整定PI参数,优化动态过程,增强系统鲁棒性。通过分析异步电机基本原理,得到两相旋转坐标系下的数学模型,深入研究SVPWM控制技术,搭建矢量控制仿真模型进行理论研究。继而运用无差拍控制原理,在定子磁场定向的d-q坐标系上导出电压控制律,简化计算过程并使系统在一拍内响应,构建了无差拍直接转矩控制方案。SVPWM技术能有效减小转矩脉动,且系统仅有一个速度PI调节器,方便了调试。针对传统PI参数固定造成电机控制适应性差的问题,引入一种模糊PI算法,设计了速度闭环模糊PI调节器。在Matlab／Simulink环境下搭建仿真模型,采用S-function编写控制算法,对两种PI算法下的无差拍直接转矩控制进行仿真研究,验证了无差拍直接转矩算法可行性和模糊PI算法的优越性。经过理论分析和仿真验证后,采用C语言编写无差拍控制算法和模糊PI算法。为实时监控电机运行时的关键波形,采用LabVIEW8.2设计了交流调速监控软件,采用SCI通信进行实时监控并交换数据,然后在交流调速平台上进行了实验研究。实验结果表明,无差拍直接转矩控制算法能够达到高性能的控制效果,转矩脉动±0.5N·m,稳态时转速几乎无静态误差。模糊PI算法能增强系统的鲁棒性,优化了动态响应过程。本文的模糊PI无差拍直接转矩控制算法有利于提高电机的控制性能,具有一定的实用性。
吴浦升[9]2004年在《基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制研究》文中指出永磁同步电动机具有较高的磁能积，相同容量下可以做到比异步电动机体积更小、重量更轻，而且由于机械特性硬、转子转动惯量小，很适合作为伺服电机，用于高转矩响应、高性能要求的场合。德国学者M.Depenbrock在1985年针对异步电机提出了一种高性能电机控制方法—直接转矩控制。直接转矩控制算法简单、控制效果优良，并已成功应用到异步电机调速系统中，直接转矩控制方法成为交流伺服系统的研究热点之一。但是直接转矩控制研究大部分集中在异步电机的控制上，直到近几年才有一些学者致力于该控制方法在永磁同步电机控制中的应用，但这些研究工作还处于初级阶段，许多问题有待解决。本文首先讨论了直接转矩控制方法在永磁同步电机中的应用问题，利用MATLAB仿真工具对永磁同步电机直接转矩控制系统进行了仿真研究，针对直接转矩控制低速存在较大转矩脉动问题，提出了一种基于模糊控制方法的直接转矩控制系统，仿真结果表明转矩脉动大大减小。论文分析了零电压矢量在永磁同步电机直接转矩控制系统中的作用，并提出了一种基于模糊零电压矢量分配策略的永磁同步电机直接转矩控制方法，仿真结果表明该方法有效地利用零电压矢量达到了减小转矩脉动的目的。
郑黎明[10]2008年在《并网风力发电机组的转矩控制研究》文中进行了进一步梳理能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，现代社会和现代文明离不开能源的支撑作用。与历史上发达国家工业化过程一样，我国的经济发展需要大量的能源作为保障。从能源的需求和环境保护这两个方面都需要大力发展可再生能源。在以太阳能、风能、生物质能和波浪能等可再生能源中，风能以其良好的投入/产出比和大规模开发利用的能力，成为最具竞争力的可再生能源。随着传统能源的稀缺和风力发电的规模化发展，风电成本越来越具有竞争力，成为环保和廉价新兴能源。风力机技术一直伴随着风电的发展而快速发展，研究风力机技术有利于发展具有自主知识产权的产业，加快风力发电的规模化进程，促进国民经济又好又快发展。本文首先从能源和经济发展的关系，论述了可再生能源在经济持续发展和环境保护的重要作用，以较详尽的数据，分析了国内外风力机发展现状，对照了风力机系统的主流结构，分析了风力机系统的控制策略和现代控制方法在风力机系统的应用。接着，将风力机的控制分成两个部分即气动和机械传动部分和并网发电机部分，发电机的电磁转矩联系两个部分，其创新性体现在以下几个方面：分析了气动和机械传动部分的结构和模型。受风速的随机变化的作用，风力机风轮的气动转矩将随之变化，但是由于风轮的巨大惯性作用使其转速很难快速变化，因此不能简单地根据风速来调节风轮转。采用与风轮固有动态特性相匹配的参考模型来提供发电机电磁参考转矩，可以使得风力机的工作更加合理和有效。风轮转矩系数随风速和风轮转速呈非线性关系，本文建立了具有永磁同步发电机的变转速风力机非线性模型，采用反馈线性化方法设计出控制器。仿真结果表明在低风速下能够实现最大风能捕获而在高风速下达到发电机恒功率输出。双馈电机能够实现风力机的变速运行而只投入少量逆变功率，并可提高并网输出的品质。目前双馈风力机系统逐渐成为并网风力机的主流，而无刷双馈风力机系统仍处于研究试验阶段。本文研究了采用无刷双馈磁阻电机的风力机系统。在电机模型、运行、直接转矩控制和智能控制方面进行了新的探索研究。首先建立了无刷磁阻双馈电机的模型，进而研究这种电机的直接转矩控制，并首次将遗传算法结合模糊控制技术应用到双馈无刷电机的控制中，利用遗传优化模糊控制参数取得了较为满意的结果。在风力机的运行过程中，由于风速的随机脉动风力机的机舱和塔架会出现振动。这一现象将影响风力机的正常工作和工作寿命。本文首次将风力机转矩控制和左右方向上振动抑制相结合，通过对风力机机舱和塔架的动力学分析，找出风力机振动的主要模态，并在转矩控制中抑制激发振动的频率，使得风力机平稳工作。并网风力机输出功率受发电机的转矩控制，而在直接转矩控制由空间电压向量的选择与向量的作用时间决定。本文在传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上，采用混合SVPWM，其作用是通过改变逆变器的工作序列来获得对参考电压向量的最佳等效。因此采用SVPWM有利于减少绕组中的电流波动，也就减少了电机功率绕组电流的脉动量，从而提高了风力发电机的发电品质。本文详细分析了各空间矢量系列对电流脉动的影响情况，确定了减少谐波分量的方案并通过仿真验证了这一方案的有效性。风力机的现场试验往往受自然条件的限制，风轮模拟器提供了在实验室条件下模拟运行风力机环境。本文从风轮特性入手，分析了用控制电机和传动装置等效风轮的方案，提出了电机直接转矩模拟风轮气动转矩方案。分别采用无差拍控制异步电机和模糊自适应同步电机控制，最后是转矩控制的实验研究，建立了空间矢量脉宽调制的转矩控制平台。对永磁同步电机的转矩控制进行了实验研究并作简要分析，为风力机系统的实验室试验创造了良好的基础。
参考文献：
[1]. 电动汽车驱动电机控制系统的研究[D]. 陆玉正. 安徽理工大学. 2012
[2]. 永磁同步电机调速系统控制策略研究[D]. 卢达. 浙江大学. 2013
[3]. 基于模糊控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究[D]. 陈建龙. 湖南大学. 2016
[4]. 纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究[D]. 李斌花. 湖南大学. 2005
[5]. 基于遗传模糊PID的多永磁同步电机控制系统的研究[D]. 郑辰阳. 东北石油大学. 2017
[6]. 基于模糊神经网络算法的永磁同步电机位置控制[D]. 王书博. 东北大学. 2014
[7]. 永磁无刷直流电机控制系统设计研究[D]. 赵政. 中国矿业大学. 2016
[8]. 无差拍直接转矩控制系统研究与实现[D]. 陈立杨. 西南交通大学. 2012
[9]. 基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制研究[D]. 吴浦升. 西安理工大学. 2004
[10]. 并网风力发电机组的转矩控制研究[D]. 郑黎明. 华南理工大学. 2008
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