基于多采样率和模糊控制的交流调速系统的研究与实现

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要矢量控制是一种高性能的电机控制方法，它通过坐标变换对异步电机的定子电流进行解耦控制，使异步电机获得与直流电机类似的控制效果。然而，传统矢量控制中的转子磁链观测方法由于受电机参数变化等因素的影响不能在全速范围内进行准确观测，直接影响系统的控制性能。传统PI控制器由于使用固定不变的PI参数去作用整个控制过程，不能使系统一直处于最佳的工作状态。针对上述问题，本文在转子磁链观测模型和传统PI控制器中分别引入了多采样率控制理论和模糊控制理论，利用现代控制理论中的优秀控制算法来改善异步电机的控制性能。本文首先深入研究了矢量控制、多采样率控制和模糊

2、控制的基本原理，根据多采样率控制理论和异步电机的离散状态空间模型推导出了一种新的转子磁链观测算法，利用模糊控制理论设计出了一种新的模糊PI控制器，并在Maflab／Simulink中分别搭建了传统矢量控制仿真模型、多采样率控制仿真模型、模糊PI控制仿真模型、多采样率结合模糊PI控制仿真模型。通过对仿真结果的对比分析，从理论上验证了两种控制算法的正确性、可行性和优越性。理论验证之后，本文在交流调速实验平台上先后完成了传统矢量控制、多采样率控制和模糊PI控制实验，利用LabVIEW编写的监控软件截取了相应的实验波形，并将后两者的实验波形分别与第一种进行了详细地对比分析。实验结果

3、表明，基于多采样率的转子磁链观测算法能够准确地观测转子磁链信息，使系统获得较好的控制效果；模糊PI控制较传统PI控制能够明显改善系统的动态响应性能，提高系统的鲁棒性。因此，两种控制算法在实际应用中均具有一定的可行性和实用性。关键词：矢量控制；多采样率控制；模糊控制；多采样率结合模糊PI控制；PI控制器；LabV正W西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractVectorcontrolisahighperformancemotorcontrolmethod，whichmakesACmotorobtainthesimilarcontrolresultsasDCmoto

4、rbydecouplingandcontrollingthestatorcurrentviathecoordinatetransformation．However,也erotorfluxestimatorsintraditionalvectorcontrolsystemcall’tachievetheaccurateobservationwithinthe础1speedanddirectlydeterioratethecontrolperformanceforparametervariationsandotherfactors．髓esystemCall’tbealwaysi

5、nthebeststatewiththetraditionalPIcontrollersincethePIparametersare缸edinthewholeprocess．ToimprovethequalityofcontrolperformanceinACdrivesystem，themultiratecontroltheoryandfizzyconlroltheoryarerespectivelyintroducedintorotorfluxestimatorandtraditionalPIcontroller．鼻111eprincipleofvectorcontro

6、l，multiratecontrolandfuzzycontrolarestudieddeeply．Anewrotorfluxestimatorbased011multiratecontroltheoryandthediscretestatespacemodelofasynchronousmotorisderived．AIlCWfuzzyPIcontrollerisdesignedaccordingtofl_zzycontroltheory．Andthesimulationmodelsoftraditionalvectorcontrol，multiratecontrol，晒

7、PIcontrolandMultirate—FuzzyPIcontrolarebuiltintheMatlab／Sirnulink．Aftercomparingandanalyzingthesimulationresults，theCOlTeCtlleS$，feasibilityandsuperiorityofthetwocontrolalgorithmsaretheoreticallyverified．Theexperimentsoftraditionalvectorcontr01．multiratecontro