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智能化摹拟扼制器的磁化共步电机直式扭转扼制
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-10-26

  自适应模糊控制器与传统(chuán tǒng)的控制方案(plan)相比,模糊控制具有较强的鲁棒性。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。娱乐吧亚洲第一品牌由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。但是模糊控制无法从根本上消除静态误差,控制精度较低。为进一步提高模糊控制器的适应能力,将模糊控制技术(Technology)和自适应控制技术相结合,拓展于永磁同步电机传统的直接转矩控制技术上,能够有效地解决模糊控制存在静态误差的缺陷,大大提高直接转矩控制系统的动态品质(Character)。系统框图如示。
  在忽略定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)内阻条件(tiáo jiàn)下,定子磁链是所作用(role)电压(voltage)矢量的积分,即磁链的变化与作用的电压矢量同向。在同一区域内,根据磁链和转矩的变化要求选择(Select)电压矢量。目前主要采用4个非零矢量或4个非零矢量加零矢量,例如在1区域内选择u2、u3、u5、u6和u0(u7).事实(Fact)上,永磁同步电机在暂态过程(process)中,磁链大小和方向均可根据控制的需要发生变化。本文将6个区域进一步细分为12个区域,并将在控制策略(strategy)中采用全部非零矢量和零矢量。
  磁链逆时针旋转(rotate)由A点向B,C点运动。其中B点正好位于U1矢量轴线上。对于逆时针正转电机,在忽略定子电阻时,同一位置对磁链及转矩的作用分别为:U1电压矢量:在从A点到B点的过程中,使磁链增加,同时使电磁转矩增加;而从B点至C点的磁链增大,转矩减小。
  U2电压矢量:使磁链幅值增大且逐渐增强(enhancement),转矩增大的能力逐渐减弱。U3电压矢量:使磁链幅值减小,且作用逐渐减弱,转矩增大的能力增强。U4电压矢量:从A点至B点,使磁链反向逐渐至B点不变向,减少作用加强,转矩突减作用变弱;从B点至C点使磁链正向,减少作用由最强变弱,转矩增加作用增强。U5电压矢量:使磁链幅值减小的作用逐渐增强;增大转矩能力逐渐变弱。
  U6电压矢量:使磁链幅值增大的作用逐渐变弱;转矩增大能力逐渐加强。U0,U7电压矢量:磁链幅值基本不变;转矩略微下降(descend)。
  同一区段内,当磁链处于不同位置时电压矢量的作用及大小不断变化.因此区域间的分界线不应该是非常确定的。这样有利于综合磁链控制与转矩控制,以选取最佳的控制矢量。所以,采用模糊控制或其它智能策略时,选择恰当的电压矢量非常必要。据以上理由,将平面划分成12个区域,如所示。下面再对其模糊化处理(processing)。
  模糊直接转矩控制方法(method)设Te,s,分别为永磁同步电机实际输出的电磁转矩,定子磁链幅值和幅角,Te和s分别为电磁转矩和定子磁链幅值的参考值。其误差为:Te=Te-Te,s=s-s选择T
  E、s,作为模糊控制的输入量,开关状态Ui(i=0,1,2,3,4,5,6)为模糊控制的输出量。本文对Te和s分别选择5个模糊子集,即NB(负大),NS(负小),Z(零),PHOTOSHOP(正小),PB(正大)。
  由模糊控制输入量、输出量所描述的规则如下。Ri:如Te为Ai,s为Bi,为Ci,则u为Ui.式中,Ri代表第i条规则,Ai,Bi,i分别表示为各自的模糊集。区域1和区域2的模糊规则如示。根据以上分析,在整个平面上一共得到300条控制规则。过多的控制规则会影响整个控制系统的实时性。下面讨论如何提高计算(calculate )效率(efficiency)。从可以发现,每隔两个区域在平面上相差60,刚好等于相邻电压矢量的夹角。因此可以由区域1和区域2的模糊控制规则推导出其他区域的控制规则,整个模糊控制规则库可以只存放区域1和区域2的50条规则。只要在模糊控制器输出端稍作修正即可输出合适的电压矢量。修正公式为:n=m+/2,其中n为控制器根据定子磁链所在区域输出的电压矢量序号,m为50条规则表中查出的电压矢量序号,i为定子磁链所在区域。
  仿真(simulation)实验(experiment)基于以上分析,利用MATLAB的模糊逻辑(Logic)工具箱以及Simulink建立系统仿真模型,分别对常规的直接转矩控制和扩展了自适应模糊控制技术的直接转矩控制进行了仿真实验。永磁同步电机参数(parameter)设定(shè dìng)为:定子电阻Rs=3,直、交轴等效电感Ld=Lq=8510-3H,转子磁链f=0175Wb,转动惯量J=00008kg%m2,粘滞系数B=0,极对数pn=4.
  限于篇幅,只给出电磁转矩的仿真波形,如和所示。其中给定转矩开始为2N%m,在015s时,给定值从2N%m变成08N%m.从转矩的仿真波形可以看出,与传统的直接转矩控制技术相比,本文设计(Design)的自适应模糊控制系统的转矩超调量从67%大大减小为3%,调节(adjust)时间ts从0015s缩短为0005s,转矩跟踪反应(reaction)加快,动、静态性能(xìng néng)更佳。
  结论本文以交流永磁同步电机为控制对象,设计了基于直接转矩控制技术的自适应模糊控制器,并提出了优化计算效率和模糊规则等效变换的算法,提高了控制器的实时性,最后基于Matlab65进行了仿真实验,验证(Experimental)了理论的正确性。因此,在直接转矩控制基础上拓展自适应模糊控制技术,能大大提高交流伺服系统的动、静态性能。
  
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