带转矩观测器的非线性解耦控制异步电动机系统

设计了异步电动机系统的降维负载转矩观测器 ,利用观测的负载转矩 ^TL 实时修改反馈解耦控制律 ,实现异步电动机系统的非线性解耦控制 ,从而提高系统的动态性能 .最后 ,用计算仿真验证了所述方法的有效性     

异步电动机系统负载转矩观测器的设计及仿真

针对在异步电动机调速系统中,负载转矩通常是变化和不易测量的特点,设计了负载转矩观测器来观测负载转矩,并利用负载转矩观测值对非线性状态反馈解耦控制律进行在线调整,从而保证了异步电动机控制系统的非线性解耦.最后利用计算机仿真工具MATLAB对负载转矩观测器进行了仿真分析,结果证实是有效的.     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻±10%范围的变化.     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化.     

基于动态数学模型转速磁链闭环异步电动机矢量控制系统的设计与研究

根据三相异步电动机在三相静止坐标轴系(ABC)上的数学模型,可以确定三相异步电动机是一个非线性强耦合的复杂系统。为了对其实现矢量控制,在转子磁链定向的条件下,通过坐标轴系变换得到异步电动机在旋转坐标轴系(MT)上线性解耦的动态数学模型,并在此基础上构建具有转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制调速系统。为进一步提升控制性能,在系统中又增设了磁链观测器环节和电流滞环比较器环节。通过仿真,结果表明：该矢量控制调速系统具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等良好性能。     

异步电动机直接转矩控制的建模和仿真

对异步电动机直接转矩控制进行了建模与仿真研究.首先推导了异步电动机数学模型,简要阐述了异步电动机矢量控制的工作原理,重点阐述了其在MATLAB/Simulink中的建模过程.然后对仿真结果进行了比较分析,仿真结果表明异步电动机直接转矩控制在改变负载转矩和转矩滞环容差时,电机系统具有较好的动态特性.     

转子磁场定向的电流型解耦矢量控制研究

提出基于磁通观测的电流前馈型解耦矢量控制系统结构,给出了异步电动机的数学模型,根据实际系统建立了基于Matlab/Simulink平台的实验仿真系统, 该系统具有很强的移植性和扩展性.利用该系统对基于磁通观测的电流前馈型解耦矢量控制系统进行了分析研究,加快了动态转矩的变化,明显提高了系统的动态性能.可用来验证矢量控制系统在各种参数下系统的控制特性,可用于各类基于转子磁场定向的电流型解耦矢量控制应用系统,从而大大缩短新产品的开发周期.经实践具有一定的实用价值.     

基于转子磁场定向的异步电机输入输出解耦控制

目前的转子磁场定向矢量控制只是实现了异步电动机转速和磁链稳态时的部分解耦。为提高矢量控制的性能,对磁场定向后仍然存在的耦合关系进行了分析,并在此基础上引入非线性补偿设计解耦控制器抵消耦合项的影响,把系统分解成转速和磁链两个独立子系统,实现了异步电机输入输出的动态完全解耦。与传统矢量控制方案的对比表明,所用的方法可以使电机转速不受磁链指令变化的影响,调速系统的性能有了进一步提高。     

具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统

 为了减少抽油机的能耗,降低采油成本,提高系统效率,本文提出将电动机矢量控制技术应用于抽油机中,并使用模糊PID控制器使异步电动机的工作特性与游梁式抽油机载荷的变动特性相匹配.矢量控制方法实现了电动机的磁链和转矩解耦、抽油机的曲柄扭矩计算和等效力学模型确定的控制系统输入,而载荷传感器作为负载反馈,则可以根据负载控制电动机的电磁转矩电流.在抽油机运行过程中,矢量控制系统实时进行负载自适应控制,可提高电动机功率因数,降低无功功率.对具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统在长庆油田进行了现场试验,试验结果表明该控制系统能够实时、动态自动调整电机的转矩电流,使电机的输出转矩与抽油机的负载特性相匹配,提高了抽油机系统效率,达到节能降耗的目的.     

感应电动机的解耦控制与矢量控制的解耦性质

对感应电动机的解耦控制及矢量控制的解耦性质进行了研究,从感应电动机变频调速系统的非线性模型出发,分别利用非线性控制的状态反馈组性化方法和转子磁场定向方法对系统进行了讨论研究结果表明,感应电动机的矢量控制只参实现电机转速与转 子磁链之间的静态解耦,不能实现二者之间的动态解耦,而基于状态反馈线性化的解耦控制方法,能够实现转速与转子磁链之间的动态解耦。     

基于自抗扰控制器的电动轮自卸车的控制与仿真分析

针对矿用电动轮自卸车的变频调速矢量控制系统中感应电机参数时变严重,控制鲁棒性差的难题,提出了一种基于变结构自抗扰控制器的感应电动机变频调速系统控制方案,将转子电阻时变看作磁链子系统的一种内扰,负载干扰对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,通过扩张状态观测器对不确定扰动予以估计和补偿.该方案有效地解决了参数时变对矢量控制系统解耦性能的影响,动态控制性能优于传统PI调节器,仿真结果验证了方案的合理性与有效性.     

开关磁阻电机动态性能的研究

准确地分析开关磁阻电机的动态性能，对于电机本体及其逆变器的优化设计和电机转矩脉动的研究都是十分必要的。但是，由于开关磁阻电机的双凸极结构和磁路的严重非线性，其电感是定子电流和转子位置的双重非线性函数，难于得到其准确的数学模型，因而要准确地分析其动态性能是很困难的。本文在用有限元法计算其电感的基础上，提出了开关磁阻电机的非线性电感解析模型，并得到了电机的动态模型，接着又提出了研究电机动态性能的仿真方法，最后对开关磁阻电机的动态性能进行了仿真研究。通过仿真结果与实验结果的比较，证明本文提出的非线性电感模型和仿真方法是有效的。     

利用人工神经网络进行感应电动机解耦控制

为了使感应电动机具有象直流电动机一样优良的转矩与转速控制性能,提出了一种基于人工神经网络的感应电动机解耦控制方法。由于实时递归网络具有较强地表达和处理瞬态信息的能力,适合解决非线性动态系统问题,因此用递归网络构成的解耦控制器具有良好的动态特性。为减少这种神经网络解耦控制器的学习时间,提出了一种自适应学习算法,通过在网络学习的过程中不断地调整学习速率,从而加快了网络学习速度。仿真计算结果表明,这种神经网络解耦控制方式具有优良的动态响应特性。     

旋转飞行器的一种解耦模糊控制方法

研究旋转飞行器的解耦控制问题.考虑飞行过程中耦合对象系统的时变性,采用串联解耦网络对开环系统进行近似解耦,并采用模糊PID控制对闭环系统进行设计,实现了纵向和侧向通道之间的稳态解耦.仿真算例表明,该方法有效消除了旋转飞行器纵、侧向通道之间的耦合效应,在飞行状态时变的情况下能够获得良好的动态性能.     

基于定量反馈理论的汽车转向控制系统设计

提出一种基于定量反馈理论的主动前轮转向策略，通过反馈控制系统控制汽车的动态特性，以跟踪汽车转向理想横摆角速度。进而提出了基于定量反馈理论的主动四轮转向策略，使得汽车重心处的侧偏角和车体横摆角速度实现了解耦控制。多种情况下的非线性仿真结果表明，给出的鲁棒解耦控制系统具有很好的控制特性。     

板宽板厚多变量系统的自抗扰解耦控制

针对精轧的板宽板厚多变量系统具有强耦合、大时滞、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制(ADRC)静态解耦和扩张状态观测器(ESO)动态解耦技术,给出一种多变量系统的ADRC解耦设计方案. 为提高时滞对象的快速性,设计了一种去掉跟踪微分器(TD),由ESO和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)两部分组成的ADRC,其中NLSEF改用非线性函数实现,ADRC阶次比常规方法低一阶. 仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果好,而且对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.     

主动磁悬浮轴承的解耦控制

运用解耦控制策略对六自由度刚性转子主动磁悬浮轴承（ＡＭＢ）进行控制,应用基于逆系统理论的状态反馈线性化方法,设计出非线性控制器。将ＡＭＢ这一多变量、强耦合及非线性的系统,分解为６个单变量无耦合的线性子系统,并对线性子系统进行了综合。仿真表明,此控制策略实现了各自由度之间的动态解耦,系统的动态性能较传统的ＰＩＤ控制方法有明显的提高。     

双电机传动定速比控制的反馈线性化方法

针对三相异步电动机系统这一非线性、多变量、强耦合的控制对象，利用非线性几何理论中的反馈线性化方法，实现系统的精确解耦和全局线性化，从而可以利用线性控制理论对分解出来的线性化的转速子系统和转子磁链子系统进行控制，因而比较容易实现定速比控制．利用数字仿真可以证明这一方案是可行的，且系统具有良好的静、动态性能．