无速度传感器高性能感应电机速度控制研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要由于感应电机模型的多变量、非线性、强耦合特点，电机参数随温度变化等复杂现象，电机驱动系统中的一些速度控制方法难以获得预期效果。为了提高控制性能，人们对感应电机速度控制做了大量的研究，并提出了很多有效的速度控制方法。同时为了得到高性能的转速控制，采用速度闭环控制是必不可少的。然而在实际的应用中，电机参数的变化会极大地影响控制器性能，且感应电机的速度一般是由电机转速测量装置测量得到，速度传感器成了进一步提高系统性能的瓶颈。因此，在电机驱动系统中，如何提高系统的鲁棒性实现高性能控制，以及如何实现无速度传

2、感器感应电机控制引起了国内外的关注。本文将在改善控制系统性能和实现无速度传感器交流调速方面进行研究和探讨。首先给出了一些必要的背景知识来说明矢量控制和滑模控制的基本工作原理，以及感应电机的数学模型；然后依次探讨了：(1)基于反馈线性化的感应电机无速度传感器变结构滑模控制：在该控制策略中，提出了一种基于微分几何和反馈线性化的无速度传感器非线性滑模控制器；转子速度和转子磁通的瞬态性能通过选择线性参考模型的设计参数来调节；另外，基于电机模型的简单的观测器被提出用于转子磁通、转子速度和负载转矩的估计。通过仿真试验证明该控制策略具

3、有快速的响应时间和好的跟踪性能；速度与磁通之间的完全解耦；对参数不确定的鲁棒性；并且磁通和速度观测系统也显示了其有效性，从而消除了速度传感器带来的麻烦。(2)基于矢量控制的无速度传感器感应电机滑模速度控制器：利用变结构滑模控制策略与间接磁场定向控制技术相结合来设计速度控制器；同时，把矢量控制下的稳态关系应用到观测器系统中估计转子速度。通过仿真试验证明，该控制算法响应速度快，跟踪性能好，且具有很好的鲁棒性。而观测器系统结构简单、转速估计准确。山东大学硕士学位论文(3)基于电流估计的无速度传感器感应电机控制：利用一个电流模型

4、对电机的定子电流进行估计；被控的定子电压同时应用在电流模型和感应电机模型中，使电流模型输出的定子电流与电机模型输出的定子电流之差趋于零，来控制电机的转速；并根据本章提出的控制算法的具体情况对电机转子时间常数进行了辨识，以提高系统的控制性能。通过仿真试验证明，该算法避免了对转速的估计，简单且性能好，并可以准确、快速的辨识转子时间常数。在本论文的最后做了一下总结并给出了下一步的工作重点。关键词：无传感器感应电机：速度控制；滑模控制；电流模型山东大学硕士学位论文ABSTRACTDuetomultivariable，nonlin

5、earity,strongcouplingandvaryingwithtemperaturechangesoftheparametersofinductionmotor,itisdifficulttofindcontrolmethodswithexpectedperformanceinIMdrivesystem．Inordertoimprovecontrolperformance，alotofworkhavebeenundertakentodevelopthespeedcontrollers．Meanwhile，toac

6、hievehighperformancespeedcontrol，itisnecessarytoapplyclose-loopcontrolofspeed．Generally,rotorspeedisobtainedbyspeedsensor．Speedsensorwillmakethecontrolperformancedegraded．Therefore，manystudiesandresearches，inthecontrolofinductionmotordrives，havefocusedonimproving

7、performanceofspeedcontrollerandeliminatingthespeedsensorfromthecontrolsystem．Themainchallengeofthispaperistointroducethespeedcontrolmethodsofinductionmotorandtheestimationmethodsofrotorspeed．Initially,thenecessarybackgroundisprovidedtoexplaincontrolmethods，speede

8、stimationalgorithmsandmathematicmodelofinductionmotor．Thenthreecontrolalgorithmsarestudiedanddiscussedspecifically：(1)Speedsensorlesssliding—modecontrolforindu