自抗擾控制在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、三相感應(yīng)電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)目前有兩種典型的控制策略：基于開關(guān)向量表的直接轉(zhuǎn)矩控制（簡稱ST-DTC）和基于空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制（簡稱DTC-SVM）。ST-DTC以結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、魯棒性強等優(yōu)點受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注，但是也存在很多不足，例如轉(zhuǎn)矩脈動大、低速性能差等等。DTC-SVM 雖然可以解決ST-DTC的這些問題，但需要精確解耦，并且對時變擾動及系統(tǒng)未建模動態(tài)魯棒性較差。
　　 在閱讀大量國內(nèi)外相關(guān)文獻

2、的基礎(chǔ)上，借鑒自抗擾控制（簡稱ADRC）的思想，本文提出基于自抗擾控制的新型轉(zhuǎn)矩控制方案，針對三相感應(yīng)電動機這個非線性、強耦合控制對象，利用ADRC 對不確定對象的適應(yīng)性和對系統(tǒng)未建模動態(tài)及參數(shù)攝動的魯棒性，從控制策略、參數(shù)優(yōu)化、磁鏈觀測、定子電阻擾動估計以及全數(shù)字化控制等方面展開研究，以期解決目前直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的有關(guān)關(guān)鍵問題。
　　 自抗擾控制近年來發(fā)展成兩種形式。本文結(jié)合傳動系統(tǒng)的特點，深入探討了這兩種形式ADRC的特性

3、及穩(wěn)定性，并采用實數(shù)位移定理和勞斯判據(jù)推導(dǎo)出二階ADRC穩(wěn)定的必要條件。
　　 控制系統(tǒng)的性能與控制策略的設(shè)計密切相關(guān)。本文在基于ADRC的DTC-SVM系統(tǒng)控制策略研究基礎(chǔ)上，根據(jù)自抗擾控制思想，引入不連續(xù)投影算子進行修正，解決了標準擴張狀態(tài)觀測器（簡稱ESO）對時變外擾無法保證觀測誤差有界的問題，然后設(shè)計了速度環(huán)和磁鏈環(huán)控制器，并通過Lyapunov 穩(wěn)定性理論分析了其穩(wěn)定性，給出了基于自適應(yīng)遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化方法，結(jié)合二階

4、ADRC的穩(wěn)定條件對優(yōu)化過程施以約束，以提高遺傳算法的執(zhí)行效率，解決了系統(tǒng)中控制器參數(shù)過多難以調(diào)整的問題。
　　 磁鏈觀測是實現(xiàn)高性能轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)。針對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)低速時磁鏈觀測精度差的問題，本文提出了一種基于模型優(yōu)化ADRC的定子磁鏈觀測新思路，以定子磁鏈的頻率響應(yīng)函數(shù)為依據(jù)，根據(jù)其幅頻和相頻特性分析了磁鏈觀測對電機參數(shù)變化的敏感性，結(jié)果表明按照這種思路設(shè)計的定子觀測器在不同的轉(zhuǎn)速和負載條件下都能達到較為理想的觀測精度。

5、
　　 定子電阻是影響定子磁鏈觀測精度的重要因素，而電機運行時定子電阻容易受到溫度的影響發(fā)生變化。本文通過分析和推導(dǎo)，并借鑒滑模控制設(shè)計中的等價控制設(shè)計思想，同時引入不連續(xù)投影算子對標準ESO 加以修正，提出了采用等價補償ESO進行定子電阻擾動補償?shù)姆椒ǎs小了觀測器中匯總不確定性的范圍。此外，本文還根據(jù)等價補償ESO 設(shè)計了閉環(huán)磁鏈觀測器，將定子電流檢測信號中由定子電阻變化引起的擾動分離出來，采用等價補償ESO 進行估計并補償

6、到磁鏈觀測值中，從而消除定子電阻估計誤差的影響。最后分析了等價補償ESO 觀測誤差的收斂性，以及由此構(gòu)造的磁鏈觀測器對定子電阻估計誤差的敏感性，結(jié)果表明這種觀測器在全速度范圍內(nèi)對定子電阻都具有較好的魯棒性。
　　 本文構(gòu)建了以TMS320F2812 DSP 為核心的物理實驗平臺，在此平臺上開展了三相感應(yīng)電動機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的實驗研究，對DTC-SVM系統(tǒng)和基于ADRC的DTC-SVM系統(tǒng)進行了全數(shù)字化實現(xiàn)，并對本文的部分研究內(nèi)