异步电机磁链转矩双闭环模糊PID控制仿真

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1、异步电机磁链转矩双闭环模糊PID控制仿真MATLAB软件包括MATLAB主程序和许多日益增多的工具箱。工具箱实际就是用MATLAB基本语句编写的各种子程序集，用于解决某一方而的专门问题或实现某一类的新算法。MATLAB提供了与其他应用语言的接口，以实现数据的共享和传递。本文将模糊控制和PID控制结合在一起，根据各自的特点构造了一个自整定模糊PID控制系统，并在MATLAB中的模糊逻辑工具箱和SIMULINK基础上，对该控制系统进行了仿真研究。异步电机动态控制需要建立电机的动态数学模型，Simulink中的交流电动机模型就是建立在矢量坐标变换基础上的动态模型

2、，在矢量控制系统中坐标变换和磁链观察都是矢量控制系统的重要方面。4.1异步电机坐标变换坐标变换包括三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换（简称3s/2s变换）、两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换（简称2s/2i•变换）。三相坐标系上的三相对称绕组A,B,C通以三相对称电流产生旋转磁动势F,F的旋转速度•尸2"/为三相电流的频率。二相旋转坐标系上的二相绕组d,q通以二相对称电流也产生旋转磁动势，对dq坐标系的旋转速度为5=2砒・。/；为电流的频率，因为dq坐标系本身是旋转的，其旋转速度为•，如果二相坐标系上电流产生的磁动势与三相坐标系上电流产生的磁动势F大小

3、相等旋转速度也相同F=Fr,3尸（5+3,这时二相旋转坐标系绕组可以等效于三相静止坐标系上的绕组，即三相绕组可以用二相绕组来代替，坐标变换揭示了三相绕组电压（电流）与二相绕组电压（电流）之间的关系。三相一二相的坐标变换，即abc-to-dqOTransformation模块的表达式为：2ud=—[uasincot+uhsin(曲)+ucsin(cotH)]22/ru(/=—[uacoscot+uhcos(曲)+uccos(e/+——)]式中3为转子旋转的角频率3=2叮,设(4-1)(4-2)(4-3)2/rua=USsincoxt.uh=/sin(砂),u

4、c=Usudsin⑷f+——)(4-4)将其带入得Ud-UsCOS(69]—CO)t-UsCOS69/uq=Ussin(®—co)t=Ussincort%o=0在二相旋转坐标系上，电压幅值为频率为fr=fs~f二相f三相的坐标变换关系，即dqO-abctransformation模块的表达式为:ua-udsincot+uqcos初+.2/r271ub=udsin(69?)+uqcos(劲)+.2/r2/ruc=udsin(69(+——)+u(/cos(曲d)+(4-5)(4-6)(4-7)(4-8)(4-9)(4-10)模块的abc端输入或输出三相信号,d

5、qO端输入或输岀二相信号和0轴信号,这些信号可以是电压，电流或磁链。Sin-cos端输入坐标轴旋转角的正弦和余弦信号。dqO_to_abcTransformation图4・1坐标系变换模块->0abc由由异步电机的矢量控制方程式:(4-11)(4-12)(4-13)(4-14)(4-15)图4・2坐标系变换模型内部结构4.2异步电动机磁链观测异步电动机定子绕组输入的电流包含转矩分量和励磁分量两部分，对电机磁场控制，需要知道磁场的大小和位置，由于受到技术条件的限制，磁场一般采用计算的方法，即采用磁链模型进行观测。通过建立磁链模型，观察磁链计算的效果。在二相静

6、止坐标系上的转子磁链电流模型屮p=1ALmisa一coTr^rp)0P+1屮叩=^77(厶丄0f屮小力+1TrP^通过矢量控制方程式(4・14),可以计算电动机转差5和定子频率尸Gr+G.J。通过矢量控制方程式(4-15)可以计算转子磁链仞•。计算框图如图4・3所示。图4・3转子磁链观测模块原理图(Z)sincos图4・4转子磁链的观测模型4.3电流滞环控制型逆变器电流滞环控制器原理如下图图4・5电流滞环控制器电路图MultimeterlRLARLBHLUR=0.5L=0.5mHDesupuTnwrmysrmyarmxrmgrmgrfr-Tela卄十ela

7、rlr-Telarfr-Telarlr-Tela与曲一R一_R-一R-一R-一R-二一Rrtururu9三相电流滞环控制变流器由三个单相电流滞环控制变流器组成，控制器的三相电流给定由正弦源模块产生，负载电流反馈信号用多路测量仪检测。电流给定和反馈信号经比较后由滞环模块Relay产生六路逆变器驱动信号。4.4转速调节器中的模糊PID控制环节DerrvativeFuzzyPID图4・9转速调节器LianQhu«YinZiA(Z>ECGeinloE图4-10转速调节器中的模糊PID控制环节异步电机磁链转矩双闭环模糊PID控制仿真模型带转矩内环的转速、磁链闭环矢量

8、控制系统的原理如下图。三相电流滞环控制变流器由三个单相电流滞环控制