具有不確定負載的交流電機自適應(yīng)后推控制方法

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-12-31 15:15:19點擊率：

　　控制與決策具有不確定負載的交流電機自適應(yīng)后推控制方法劉國海，戴先中(東南大學(xué)自動控制系，江蘇南京096)應(yīng)的機制。通過狀態(tài)觀測，感應(yīng)電動機的速度和轉(zhuǎn)子磁鏈得到很好的跟蹤，改善了系統(tǒng)的性能。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。

　　前言交流電機是多變量、非線性和強耦合的系統(tǒng)，實現(xiàn)交流電動機的高性能控制是當前交流傳動研究領(lǐng)域中的重要內(nèi)容。目前已有許多這方面的控制方法，如磁場定向控制、部分狀態(tài)反饋、精確輸入輸出線性化解耦控制、自適應(yīng)形式的輸入輸出線性化解耦控制、無源方法以及后推控制等。這些方法均需要事先知道系統(tǒng)的部分狀態(tài)或全部狀態(tài)，特別是負載的不確定會影響控制效果。

　　本文把后推控制方法應(yīng)用于非線性感應(yīng)電動機的控制系統(tǒng)中，并把負載作為不確定參數(shù)，引人自適應(yīng)的機制。通過狀態(tài)觀測，速度和磁鏈能夠得到很好的跟蹤，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)簡單。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。

　　2感應(yīng)電動機自適應(yīng)后推控制2. 1感應(yīng)電動機的數(shù)學(xué)模型在互感相等和線性磁路的假設(shè)條件下，感應(yīng)電動機在同步旋轉(zhuǎn)坐標系( d， q) ，且轉(zhuǎn)子磁鏈在d軸方向上(即磁場定向控制) ，其數(shù)學(xué)模型如下山人，教授，博士生導(dǎo)師，從事復(fù)雜系統(tǒng)控制、電力系統(tǒng)控制等研究。

　　式中為電阻、自感、互感、電流、磁鏈、轉(zhuǎn)子角速度和電壓下標s和r分別為定子和轉(zhuǎn)子 ( d， q)分別為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標分量 n為極對數(shù) J為轉(zhuǎn)動慣量 T為負載轉(zhuǎn)矩。

　　控制的目標是速度跟蹤期望的參考速度，磁鏈幅值跟蹤期望的參考磁鏈。參考速度代表期望的機械輸出性能，參考磁鏈則代表改善效率的尺度。

　　2. 2自適應(yīng)后推控制設(shè)計為了實現(xiàn)速度和磁鏈幅值跟蹤的目標，自適應(yīng)后推設(shè)計步驟如下：第1步針對速度和磁鏈幅值跟蹤的目標，定義跟蹤誤差為則誤差的導(dǎo)數(shù)為和i看作控制，當參數(shù)T已知時，使用Lyapunov函數(shù)V ].為了獲得穩(wěn)定的反饋，取則e其條件為k式( 3)給出了在參數(shù)T已知的情況下，為了滿足速度和磁鏈幅值跟蹤的要求，狀態(tài)變量所期望的性能。當T未知時，則使用其估計值T式( 3)變?yōu)槿缦聞t式( 2)可以表示為其中T為估計誤差。e的動態(tài)方程為式中第3步為了獲得控制和參數(shù)的更新規(guī)律，把和T加入V中形成新的Lyapunov函數(shù)，即式中k是正數(shù)。由方程( 5)和( 6)可以得到控制與決策式中， k　0.如果取如下的控制規(guī)律和參數(shù)調(diào)整規(guī)律則V因此，式( 8)即為交流電機自適應(yīng)后推控制的規(guī)律。它是在磁場定向的基礎(chǔ)上，考慮到交流電機實際工作時負載不確定而得到的，克服了原磁場定向控制受負載變化的不足，相對于自適應(yīng)的輸入輸出線性化解耦控制來說，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。

　　3系統(tǒng)仿真交流電機自適應(yīng)后推控制系統(tǒng)的框圖如圖1所示。為了驗證控制的有效性，采用M A T LA B5. 3 SIMU LINK進行仿真，用于仿真的電機參數(shù)為： R速度為182 rad/ s，額定負載為12 Nm，額定轉(zhuǎn)子磁感應(yīng)電動機自適應(yīng)后推控制系統(tǒng)的仿真參數(shù)取為k在t = 1. 5 s時變?yōu)?. 25 Wb，其跟蹤過程如圖3所示。圖4給出了負載轉(zhuǎn)矩的實際值( 12 Nm)和其估計值。

　　4結(jié)論從仿真結(jié)果可以看出：采用新的自適應(yīng)后推控制方法可以實現(xiàn)感應(yīng)電動機的非線性控制。不論負載確定與否，通過狀態(tài)觀測，電機的速度和轉(zhuǎn)子磁鏈均能得到很好的跟蹤，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)簡單。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性，此方法易于工程實現(xiàn)。

　　劉國海等：具有不確定負載的交流電機自適應(yīng)后推控制方法5結(jié)論本文討論一類具有加性擾動的不確定相似組合大系統(tǒng)，給出了其非線性和自適應(yīng)控制器的設(shè)計方法。所設(shè)計的控制器具有較強的魯棒性，避免了在系統(tǒng)不確定項的界未知的情況下，采用估計界所設(shè)計控制器的過分保守性或不能使系統(tǒng)穩(wěn)定的缺陷。研究結(jié)果表明，與以往在系統(tǒng)干擾和不確定性的界已知的情況相比，本文結(jié)果更接近于實際系統(tǒng)的相似結(jié)構(gòu)使控制器在結(jié)構(gòu)上也具有某種相似性，從而可簡化控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計。

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