基于降维观测器的异步电动机模糊自适应控制

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1、分类号：TP273密级：不保密UDC：62学校代码：11065硕士学位论文基于降维观测器的异步电动机模糊自适应控制赵全文指导教师于金鹏学科专业名称控制科学与工程论文答辩日期2016年5月25日摘要近年来，异步电动机因其运行性能稳定，结构简单，能够适应复杂环境的特性在交流传动控制领域获得广泛应用。为获取电机转子的速度信息，通常采用将传感器安装于电机转轴的方式,导致了系统成本的提高，使简单的异步电动机系统变得复杂，电机的运行可靠性受到影响。同时，异步电动机自身的强耦合、高非线性等特点也进一步增加了控制的难度。随着电机调速控制的发展，基于电力电子技术及

2、控制理论的先进电机控制策略被相继提出。为改善异步电动机系统的动静态性能，滑模变结构控制、自适应控制和反步控制等方法已被应用于电机控制领域，控制效果显著。本文针对异步电动机的结构特点，为解决上述问题，设计了一种降维观测器与模糊逻辑系统、反步控制相结合的方案。设计降维观测器用来估计电机转轴的角速度，以避免电机转轴上传感器的使用。异步电动机模型中的非线性未知函数，采用模糊逻辑系统逼近处理，最终通过反步控制构造出控制器。论文的主要研究成果如下：第一，研究了异步电动机控制策略的发展状况，并详细介绍了几种常用的先进控制策略。第二，基于观测器技术和模糊控制理论

3、，研究了一类SISO严格反馈非线性系统的跟踪控制策略。通过设计观测器来估计系统的状态变量，利用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数，并采用反步法构造模糊自适应控制器，最后分析了系统的稳定性。第三，针对异步电动机模型，设计了一种新型的模糊自适应控制器。设计降维观测器来估计电机转子角速度，系统中的未知非线性函数用模糊逻辑系统进行逼近处理，最后采用反步法构造模糊自适应控制器。仿真结果验证了该控制方法的有效性。第四，基于观测器技术和模糊控制，设计了考虑铁损的异步电动机的模糊自适应控制器。利用模糊逻辑系统逼近异步电动机传动系统中的非线性函数，通过设计降维观测器估

4、计系统中的状态变量，同时采用反步法设计系统的控制器。所设计的控制器只包含一个自适应参数，且结构简单，在实际应用中易于实现，保证系统中所有信号都是有界的。仿真结果验证了该控制策略能够克服未知参数和负载扰动的影响，具有很好的鲁棒性。关键词：异步电动机；降维观测器；反步法；模糊控制AbstractInrecentyears,theInductionMotoriswidelyusedinACdrivecontrol.Thecharacteristicsofstableperformance,simplestructureandtheadaptiontoc

5、omplexenvironmentarethekeyfactor.Withthedevelopmentofthemotorspeedcontrol,theadvancedcontrolstrategybasedonthepowerelectronictechnologyandthecontroltheoryisputforward.Toobtainthespeedinformationofthemotorrotor,usuallyadoptthewaythatthesensorinstalledonthemotorshaft.Leadtothei

6、mprovementofthesystemcost,makethesimpleasynchronousmotorsystemcomplicated,thereliabilityofthemotoroperationisaffected.Atthesametime,theasynchronousmotor'sowncharacteristicsofstrongcouplingandhighnonlinearfurtherincreasesthedifficultytocontrol.Inordertoimprovethedynamicandstat

7、icperformanceofasynchronousmotorsystem,theslidingmodecontrol,adaptivecontrolandbacksteppingcontrolmethodshavebeenappliedtothefieldofmotorcontrol,thecontrolresultisremarkable.Inthispaper,basedonthestructuralcharacteristicsofasynchronousmotor,inordertosolvetheproblemsabove,desi

8、gnareduced-orderobserverandfuzzylogicsystem.Thereduced-orderobserver