探索感应电机交流调速鲁棒控制若干方法研究

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1、西南交通大学博士学位论文感应电机交流调速鲁棒控制若干方法研究姓名：王涛申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：肖建20070101西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要论文以高性能感应电机调速系统为研究对象，针对感应电机模型中变量的非线性耦合，模型参数不确定性和外界干扰等问题，在转子磁链观测、电机调速闭环控制器设计等方面，进行了深入的理论分析和计算机仿真研究。本文研究具有参数不确定性和外部扰动的一类系统，即线性变参数系统。系统的参数变化状态方程由多胞矩阵描述，利用H：小。范数条件与系统状态空间实现的线性矩阵不等式(LMI)之间的

2、等价性，获得系统的鲁棒性能。然后，基于鲁棒加权函数法所设计的控制器，实现了对输入参考信号的有效跟踪并能有效抑制外界干扰。最后，提出了一种同时考虑分段及参数变化率的LMI设计方法，讨论了参数分段、参数变化率与系统稳定性及L，增益的关系，以降低系统的保守性。仿真说明了系统具有鲁棒稳定性和对干扰的抑制作用，验证了设计方案的有效性。针对转子转速大范围变化下，特别在低速运行时，定子的电阻变化影响下，如何获得精确的转子磁链问题，论文采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论，提出了一种新的转子磁链观测方法。该方法引入了多胞技术，设计了含极点配置的随变参数自

3、调整的输出反馈控制器；同时，将感应电动机作为线性变参数系统，转子转速与定子电阻作为系统的变参数，利用鲁棒控制理论，通过求解线性矩阵不等式组，设计出了系统控制器，即转子磁链观测器，它具有鲁棒稳定性能和良好动态特性。实验及仿真验证了所设计观测器的有效性，观测器的性能有了很大的提高。基于无源性控制理论，证明了感应电机转子磁链子系统的无源性，找到系统能量耗散特性方程中的“无功力”，表明它不会影响系统的稳定性，得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值的控制系统设计方法，它是一种间接磁场定向控制方法；同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化，

4、设计了相应自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性，由于其控制律是全局定义的，不存在输入输出线性化解耦奇点问题。仿真验证了转矩、转子磁链及转速的渐近跟踪性能。基于耗散性与稳定性之间的等价关系和投影原理，提出了具有L，增益的非线性自适应鲁棒器并应用于感应电机控制。针对感应电机转子电阻与负载转矩的不确定性，在设计控制器时，引入了与不确定性参数相对应的可调参数，利用投影定理设计了自适应控制律，在线修正参数值，该自适应控制器第jl页西南交通大学博士研究生学位论文设计方案保证了感应电机系统的光源性：同时耗散性分析中采用了L，增蕊算法，使系统不德对不确定项

5、具有错棒性，而且对外部干扰具有抑制作用，麸囊傈证了整个蠲拜系统豹魂态瑟震。数毽仿真验证了设计方法款正确蠖。锋对惑癍魄梳复杂藕会{≥缓瞧貘黧，提壅了一静痰斓二次垄最饶控制瀵论设计跟随调节器的控制方法。首先比较了3种转子磁场定向线性解耦控制方法各自的特点，提出了一种将电机数学模型中转子磁链幅值与转子角速艘完全线性化解耦的方法；再按照线性系统理论对磁链幅假曲与转子角速度甜的两个线性的一阶微分方程求解；最殿，应用二次型最优控制理论设计跟隧调苓器。该方法瓣决了矢量控懿≤≥线经藕合润题，设诗翡控毒《德没骞惫雾杰闫题，算法麓孳荔予理艇。诗算飘傍粪骏涯了系统

6、其番巍好豹动静态整能。针对含有不确定项的非线性系统的控制问题，提出了一种基于Uyapunov理论的鲁棒稳定和跟踪控制算法并成用到感应电机控制中。针对转子磁场定向的感应电机控制中，转子电阻具有时变性且难以测量，它的不确定性会影响到电机的动态性能，该方法将感威魄枧的数学模型分瓣为标称子系统和誉磷定子系统，邋：l霆设诗≤}线蝗反馈孝}嫠控麓襻，霹竣突臻{燹矮戆茬澍嚣标，秩丽有效遣壳服了不确定项斡测量和影嗡麓题。待真络袋表明，论文酝爨蹴的方法是可行性的，能够保证即使税转予电阻偏离其标称值时，转子磁链和转子转速具有稳斑跟踪性能。关键词：感应电槐；矢量控

7、制；转予磁链观测；线性交参数系统：参数分段及其变纯率：多憝技术；无源藏数理论；线瞧识鳃藕控涮；蠡适应毛：增益鲁棒控制：反馈补偿控制西南交通大学博士研究生学位论文第1lI页AbstractInthisdissertation，researchesarefocusedonhighperformanceinductionmotordrivesystem．Aimedtosolvethecontrolproblemsofnonlinearitycouplingofelectricalvailables。modelparameteruncertainty

8、andexternaldisturbanceexistingininductionmotor,in·depththeoryanalysis，simulationsa