基于反步自适应理论的开关磁阻电机直接转矩控制系统研究

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1、硕士学位论文基于反步自适应理论的开关磁阻电机直接转矩控制系统研究DirectTorqueControlSystemResearchofSRMBasedonBacksteppingAdaptiveTheory作者：汤锐智导师：蒯松岩副教授中国矿业大学二〇一六年六月中图分类号TM352学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于反步自适应理论的开关磁阻电机直接转矩控制系统研究DirectTorqueControlSystemResearchofSRMBasedonBackSteppingAdaptiveTheory作者汤锐智

2、导师蒯松岩申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向开关磁阻电机控制答辩委员会主席邓先明评阅人盲审二○一六年六月论文审阅认定书研究生汤锐智在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢三年的研究生生涯即将结束，求学之路上的点点滴滴仿佛依然清晰可见。生活平淡而充实，有欢乐、有烦恼、有成功也有失败，这段时光教会了我很多，它将在我的人生旅

3、途中留下不可磨灭的痕迹。在三年的研究生生涯中，首先要感谢我的授业导师蒯松岩副教授，蒯老师不仅在学业上，而且在生活和工作上都给予了我极大的关怀和帮助。师从三载，收获颇丰，感触甚深。导师创新的精神和忘我的工作态度，都让我敬佩不已，在未来的人生旅途中老师就是我为人处世的榜样。感谢谭国俊、邓先明教授，两位老师一直以来都是我心中的榜样，感谢两位老师在科研实践和毕业设计上给予我的帮助。感谢中国矿业大学和中矿传动有限公司，为我提供了良好的科研学习氛围和实验条件，让我在研究生期间不断学习专业知识的同时，也有机会将理论应用到实践中去，全方位提升了我的综合素质。感谢

4、乐于助人的王鹏飞和李学峰师兄，是你们教会了我如何快速适应研究生生涯。在理论学习和实验过程中，是你们为我答疑解惑，让我快速成长，让枯燥的科研生活充满了友谊与乐趣。感谢课题组的伙伴们，你们在我学习的过程中给予了很大的支持和帮助。感谢马金洋、孙文兵、李兴红，三年时光我们互帮互助、共同成长，让我的硕士生活多姿多彩，充满乐趣；感谢实验室的安勇、史经丛、汪文文、葛森、孙传达、李洪刚、陈剑等实验室伙伴们，是你们让我在三年的学习生活充满了欢声笑语，认识你们是我人生宝贵的财富。特别要感谢我的家人，感谢父母一直以来对我的教诲，是你们教会了我为人处世，让我学会了奋斗与

5、拼搏。感谢姐姐一直以来对我的关心与帮助。最后，谨向百忙中审阅我论文的老师们表示诚挚的谢意，向参加答辩的每一位老师表示由衷的感谢！摘要开关磁阻电机(SRM)具有工作可靠，机械结构简单，制造成本低，容错能力强等诸多优点，近年来受到广泛关注。但是，由于其固有的双凸极结构和磁链的饱和非线性特性，电机在运行过程中会产生较大的转矩脉动，降低了电机的稳定性，严重限制了SRM在高精度控制领域的应用。因此，如何有效减小SRM转矩脉动是国内外学者的研究热点之一。针对上述问题，本文给出了一种基于反步自适应理论的开关磁阻电机直接转矩控制策略，该控制策略满足了李雅普诺夫函

6、数稳定性判据，使得系统能够快速收敛至稳定状态，有效减小电机转矩脉动。本文简要说明了SRM转矩脉动优化研究现状。论述了SRM的基本工作原理、基本方程式及其三种数学模型，并且讨论了电机的三种传统控制方式及功率电路。给出了一种SRM瞬时转矩在线计算方法，主要包括电机磁链测量、磁共能估算和瞬时转矩估算三部分。在磁链测量部分，分析了在线检测过程中磁链估算的误差来源，并给出一种在静止和低速运行条件下修正磁链估算误差的等效电阻校准方法，通过实验平台完成了样机的等效电阻校准和磁链数据测量。完成了基于反步自适应理论的SRM转矩控制器理论分析，并满足了李雅普诺夫函数

7、稳定性判据。分别采用线性模型和非线性模型实现了控制器设计，在保证系统控制精度的前提下，为了降低控制器设计难度，提高控制策略可行性，本文采用SRM的理想线性模型实现转矩控制器设计。通过MATLAB完成了基于反步自适应和传统模糊控制策略的SRM直接转矩控制系统对比仿真，对转矩控制器的动态跟随性能和系统收敛过程进行细致分析。介绍了控制系统的硬件组成和软件结构，并通过实验平台完成了电压斩波控制和电机运行测试。实验结果表明：基于反步自适应理论设计的直接转矩控制策略在有效抑制转矩脉动的同时，输出转矩能够快速跟随负载与转速的变化，实现了电机的高性能控制，具有一

8、定的实用性与参考价值。该论文有图60幅，表格1个，参考文献76篇。关键词：开关磁阻电机；反步自适应理论；直接转矩控制；转矩脉动IAbst