异步电机基于物理的鲁棒控制及自适应滑模速度观测器研究

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1、硕硕士学位士论文论文异步电机基于物理的鲁棒控制及异步自适应滑模速度观测器研究电机基于机物理的鲁棒控制及自适应滑模速度观测器研究二0一四年五月2014分类号TM346密级公开UDC编号硕士学位论文异步电机基于物理的鲁棒控制及自适应滑模速度观测器研究朱绯学科专业控制理论与控制工程指导教师卢子广教授论文答辩日期2014.05.30学位授予日期2014.06.30答辩委员会主席龙军广西大学学位论文原创性和使用授权声明本人声明所呈交的论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含任何

2、其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得广西大学或其它单位的学位而使用过的材料。与我一同工作的同事对本论文的研究工作所做的贡献均已在论文中作了明确说明。本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属广西大学。本人授权广西大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用

3、授权。□不保密。(请在以上相应方框内打“√”)论文作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：异步电机基于物理的鲁棒控制及自适应滑模速度观测器研究摘要将低成本的变频调速和高性能的矢量控制或直接转矩控制结合，是目前异步电动机驱动领域的研究热点之一。准确的转速和磁链观测是实现低成本高性能控制的重要条件。因此，本文主要针对速度观测器、磁链观测器、鲁棒性控制等方面的问题进行研究。首先通过对异步电机控制技术发展和速度观测器、磁链观测器、鲁棒控制的研究现状进行总结归纳。然后对异步电机结构、各坐标系下的数学模型以及PWM变流

4、器数学模型进行分析，通过分析得到的数学模型在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，为速度观测器、磁链观测器、鲁棒控制的设计提供必要准备和验证条件。在分析了简单速度估计器和经典的模型参考自适应方法的基本原理之后，提出一种全阶状态自适应滑模速度观测器。观测器利用基于异步电机模型的滑模状态观测器得到的观测电流与实际电流的误差构成滑模面。通过Lyapunov理论推导出转速的自适应收敛律，确保辨识电机转速稳定。利用搭建的仿真系统，对三种方法进行了仿真比较，验证全阶状态自适应滑模速度观测器具有更好的鲁棒性。最后通过实验验证全阶状

5、态自适应滑模速度观测器的可行性。在磁链观测器设计上，先分析了电压模型中积分产生直流偏移的原因，再通过对幅频特性和相频特性的分析得到低通滤波器替代积分的条件，并进一步得到两种替代积分的方法。为了提高磁链观测鲁棒性，提出了全阶状态磁链观测器。通过MATLAB/Simulink，在高速和低速下验证各种方法抑制直流偏移的能力和相位与幅值的误差。最后通过实验验证全阶状态磁链观测器在矢量控制系统中的可行性。针对鲁棒控制问题，提出一种基于物理的控制方案，不需要电机模型和磁链观测器，仅采用定子电流反馈，基于自然坐标系中由定子电压获得的机端虚

6、拟磁链定向，实现对电机参数变化不敏感的转矩和励磁闭环控制，有效解决磁场定向控制鲁棒性差的问题。I关键词：异步电动机无速度传感器磁链观测器自适应滑模鲁棒控制IIStudyofPhysics-BasedRobustControlandAdaptiveSliding-ModelSpeedObserverforInductionMotorsABSTRACTCombininglowcostoffrequencyconversioncontrolsandhighperformanceofvectorcontrolsordirecttor

7、quecontrolsisahotspotofresearchoninductionmotorscontrol.Estimatingspeedandfluxaccuratelyareessentialconditionsforreducingcostandimprovingperformance.Therefore,thispapermainlystudiestheproblemsofspeedobservers,fluxobserversandrobustcontrolsofinductionmotors.Research

8、Statusofinductionmotorcontroltechnologydevelopment,speedobservers,fluxobserversandrobustcontrolsofinductionmotorsaresummarizedfirst.Andthen,thest