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《课程设计（论文）-基于MATLAB 的状态反馈解耦控制交流调速系统仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、大连大学论文题目:基于MATLAB的状态反馈解耦控制交流调速系统仿真所在（院系）：信息工程学院专业(班级)：自动化093班学生姓名：指导教师：完成时间：2012/6/119摘要利用MATLAB语言建立状态反馈解耦控制交流调速系统仿真模型,并进行计算机仿真.仿真结果表明,采用非线性状态反馈解耦控制的交流调速系统具有良好的静态性能和动态性能.关键词:MATLAB;交流调速;状态反馈;仿真AbstractTakeadvantageofMATLABlanguage,asimulatemodelofthestatefeedbackdecouplingcontrolstrategyisf
2、ound.Andthecomputersimulationaccordancewiththismodelisalsoperformed.ThesimulationresultsshowthatACinductionmotordrivesystemwhichadoptsstatefeedbackdecouplingcontrolstrategyhasexcellentsteaty-stateperformanceanddynamicalperformance.Keywords:MATLAB;ACspeedsystem;statefeedback;simulation一系统仿真模
3、型非线性系统微分几何理论将非线性系统定义在微分流形之上,然后利用微分几何法的一些研究方法实现对非线性控制对象的解耦及大范围完全线性化等问题.非线性系统的微分几何法在解决多变量非线性系统的解耦和线性化方面已显示了它的优越性[1].9将异步电动机的数学模型变换成仿射非线性系统形式,然后采用非线性系统的微分几何法实现解耦控制和完全线性化,使得系统被完全解耦成2个独立的线性单变量系统:转子磁链系统和转速系统.这样就可以利用线性理论的方法来设计交流数字调速系统.系统控制结构图如图1所示.图1系统控制结构图根据非线性状态反馈解耦控制交流调速系统控制结构图,采用MATLAB的SIMULIN
4、K软件构造出系统仿真模型[2],如图2所示.整个仿真模型主要包括异步电机系统模块、状态反馈解耦控制模块、磁链调节器模块和转速调节器模块等.9图2系统的仿真模型1.1异步电机系统模块本模块的主要任务是模拟异步电动机.为了便于状态反馈解耦控制算法的计算,模块所采用的异步电机数学模型模块是根据两相同步旋转d-q坐标系中的异步电动机数学模型来构造的[3].当感应电机由电压源型逆变器供电时,其输入控制量为三相定子电压.为简化数学模型,将三相定子,转子坐标系变换为两相同步旋转的d-q坐标系.d-q坐标系相对于静止的定子三相坐标以同步旋转磁场角速度的速度旋转,转子的旋转角速度为?,于是可以
5、得到d-q坐标系中感应电机的动态数学模型为:9其中:id1、iq1为定子电流d、q轴分量;id2、iq2为转子磁链d、q轴分量;ud1、uq1为定子电压d、q轴分量;R1、R2为定、转子电阻;L1、L2为定、转子电感;Lm为定子与转子之间的互感;np为电机极对数;J为电机的转动惯量;TL为负载转矩;如果设电机电磁转矩为Tm,有在(1)式的基础上,利用SMULINK的S-function函数来实现异步电机模块,具体实现过程如下:9为了使该模块从外部结构上能更进一步模拟1台三相异步电机,需要把两相同步旋转坐标系中的输出电流变换到三相静止坐标系中.与此同时,把三相静止坐标系中的输入
6、电压变换到两相同步旋转坐标系中.因此在原有异步电动机数学模型的基础上又增加了3?2转换模块和2?3转换模块,如图3所示.图3异步电机系统模块9图3中,3/2变换为:2/3变换为:1.2状态反馈解耦控制模块本模块主要由4个子模块组成.其内部结构如图4所示.图中,状态反馈解耦控制律子模块主要通过SIMULINK的非线性函数FCN模块来描述状态反馈解耦控制律.状态反馈解耦控制的实现主要依赖于6个输入变量,它们分别是定子电流d-q轴分量id、iq,转子磁链d-q轴分量id、iq,以及转速信号ir和磁链幅值信号Y1.id、iq可直接将从异步电机模块反馈得到的三相定子电流信号经3/2转换
7、后获得,而状态反馈解耦控制所需的d-q轴转子磁链id、iq无法直接获得,需构造磁链观测器.图中磁链观测器模块是FCN实现的,通过电机系统模块送出的定子电流信号和转速输出信号经3/2转换模块输入磁链观测器,经观测器计算后得到转子磁链d-q轴分量idiq.而观测器所得的idiq也将合成为磁链幅值信号Y1反馈给状态反馈解耦控制律子模块和磁链调节器模块.9图4状态反馈解耦控制模块1.3磁链调节器模块和转速调节器模块感应电动机的数学模型在经过非线性状态反馈解耦控制和非线性坐标变换之后,已被解耦成线性单变量的转速控
