151 电动车用永磁同步电机的双模糊控制研究

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永磁同步电机自适应模糊动态面速度调节控制

永磁同步电机自适应模糊动态面速度调节控制

永磁同步电机自适应模糊动态面速度调节控制摘要:针对永磁同步电机驱动系统存在的参数不确定性及外部负载扰动性的问题,本文结合模糊控制理论和动态面技术,研究了永磁同步电机的速度调节控制。

利用模糊逻辑系统逼近驱动系统中的未知非线性函数,通过动态面技术,解决了传统反步控制中由于对虚拟控制函数进行连续求导引起的“计算爆炸”问题,最后采用反步法来设计系统的模糊自适应速度调节控制器。

在Matlab环境下进行仿真,仿真结果表明:所设计的系统控制器能够克服系统参数不确定性的影响,确保系统能够快速跟踪期望的信号,对外部扰动具有较强的鲁棒性,该研究具有一定的应用价值。

关键词:模糊逼近;动态面控制;永磁同步电机;反步法简介永磁同步电机有结构简单,鲁棒性好,动态响应速度快及稳定性高等特点,在交流传动系统中得到了广泛的应用。

但是,永磁同步电机驱动系统具有多个状态变量和耦合程度高的缺点。

另外,电机参数随环境的变化而变和外部负载干扰的等因素都会影响电机精确稳定的控制。

因而,实现对其快速有效的控制成为当今的热点研究方向。

近年来,研究者已经提出了许多有效的异步电动机非线性控制方法如滑模变结构控制[1],哈密顿控制[2-3],直接转矩控制[4]等。

本文结合模糊控制和动态面技术,提出了一种模糊自适应动态面控制方法,通过引入动态面技术解决了传统反步控制中对虚拟控制函数连续求导引起的“计算爆炸”的问题,利用模糊逻辑系统逼近电机驱动系统的未知非线性函数,并结合自适应反步控制技术来构造的控制器,是一种实际应用价值非常高的非线性控制策略。

与传统的反步法相比,该控制器具有结构简单,易于工程实现等优点。

仿真结果验证了该方法可以实现永磁同步电机的有效控制。

1永磁同步电机的动态模型在()坐标系下,永磁同步电机驱动系统表示为:(1)式中:表示外部负载转矩,表示转子角速度;和表示轴电流;和表示轴电压;为极对数,为定子电阻;和为坐标系下的定子电感;为转动惯量,为磁链,为摩擦系数。

永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究大学本科毕业论文

永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究大学本科毕业论文

永磁同步电机自适应模糊控制方法的研究 1 永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究摘要永磁同步电动机由于其结构中掺入了高能量的稀土合金如铆-铁-硼。

与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、功率因数高、转矩/惯量比高、转动惯量低、易于散热、易于维护保养等优点因而其应用范围极为广泛,在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。

文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,d-q坐标系下永磁同步电动机的数学模型,然后建立了永磁同步电机的矢量控制系统。

当采用传统的PI控制器时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。

但是当对象参数发生变化时,PI 参数需要重新整定。

模糊控制具有不依赖于对象的数学模型、鲁棒性强的优点,能够很好地克服系统中模型参数变化和非线性等不确定因素,从而实现系统的高品质控制。

本文将模糊控制与传统PI控制器相结合应用于永磁同步电动机调速控制系统中,设计了基于模糊自适应PI控制器,用MATLAB\SIMULINK进行了仿真,仿真结果表明,这种复合的模糊自适应PI控制器较单一的传统PI控制器能够获得较好的控制效果。

自适应模糊控制器通过在线调整自适应参数确保永磁同步电机的输出渐近收敛于给定的参考信号。

通过理论研究和仿真研究证实,当永磁同步电动机的参数或负载发生突变时,系统响应仍可以很好的跟踪参考信号,具有良好的动态性能。

关键词:永磁同步电动机(PMSM),矢量控制,PI控制,模糊控制,自适应陕西科技大学毕业论文(设计说明书) 2TitleAbstractPermanent magnet synchronous motor because of its structure with a high-energy rare earth alloy as rivet - of iron –boron, with the traditional excitation synchronous motor, PMSM have a simple structure, size and weight and high efficiency, the power factor, high power factor the low proportion of torque and inertia ,low moment of inertia, easy to turn to the amount of heat and maintenance, the advantages and its broad scope of application, especially in a demanding control the accuracy and reliability of the occasion, such as air and space, numerical control machine, processing center, such robots have been widely used in modern communication of electric motors are very important position.Firstly the development of AC speed regulation system, the control strategies used in the PMSM control system and the mathematics model of PMSM are generalized in this thesis. Then, PMSM vector control system is set up. Good performance can be achieved when the PI controller's parameters match with the control system. However, the parameters of PI have to be modified when the system's parameters change. Fuzzy control has the advantage of not relying on the object mathematical model and strongly robustness so it can overcome the uncertainty of element in the system such as parameter change and non-linear change and can realize the high quality control performance of the system. Fuzzy control combined with PI control is applied in the PMSM control system. The simulation results under MATLAB/SIMULINK environment prove that better performance can be obtained by using the compound controller than PI controller.Adaptive fuzzy controller which uses universal approximation property of fuzzy systems through online adaptive parameters can guarantee the convergence of the PMSM output to the given signal. Theoretical study and the simulation research indicate that the system response still have a good dynamic performance and track reference signal when PMSM parameter or the load suddenly change.KEY WORDS:PMSM, Vector-control, PI control, Fuzzy control, adaptive永磁同步电机自适应模糊控制方法的研究 3目录摘要 (1)Abstract (2)1. 绪论 (1)1.1 课题意义 (1)1.2国内外永磁同步电动机交流伺服系统研究现状 (2)1.2.2模糊控制在电气传动领域的应用现状和未来的发展趋势 (3)1.3本课题研究的目的和主要工作 (4)1.3.1课题研究的目的.............................. 错误!未定义书签。

永磁同步电机控制策略研究及仿真

永磁同步电机控制策略研究及仿真

永磁同步电机控制策略研究及仿真一、本文概述永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)因其高效率、高功率密度、良好的控制性能等特点,在工业、交通、家电等领域得到了广泛应用。

随着电力电子技术和控制理论的发展,对PMSM的控制策略的研究也日益深入,旨在实现电机的高性能、高效率和可靠性。

本文主要针对永磁同步电机的控制策略进行研究和仿真分析。

本文首先对永磁同步电机的基本原理和控制方法进行了综述,包括电机结构、运行原理、数学模型等,为后续控制策略的研究奠定了基础。

详细讨论了几种常见的PMSM控制策略,如矢量控制(Vector Control)、直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)、模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)等,分析了各种控制策略的优缺点及其适用场合。

接着,本文针对某特定应用背景,提出了一种改进的PMSM控制策略。

该策略在传统控制方法的基础上,引入了先进的控制算法和优化技术,旨在提高系统的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。

本文还通过仿真实验,验证了所提控制策略的有效性和优越性。

二、永磁同步电机基本原理与特点永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)是一种利用永磁体作为磁场源,实现电能与机械能相互转换的装置。

其基本原理基于电磁感应和磁场相互作用,通过控制定子电流产生的磁场与转子永磁体磁场之间的相互作用,实现电机的旋转运动。

高效率:由于使用永磁体作为磁场源,无需额外的励磁电流,因此电机在运行时具有较低的损耗和较高的效率。

高功率密度:永磁体的使用使得电机能够在较小的体积内实现较高的功率输出,适用于需要紧凑设计的应用场景。

良好的调速性能:通过控制定子电流的频率和相位,可以实现对PMSM的精确速度控制,满足宽范围调速的需求。

低维护成本:永磁体通常具有较高的磁能积和稳定性,使得电机在运行过程中无需频繁更换磁极,降低了维护成本。

《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》范文

《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》范文

《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》篇一一、引言随着科技的发展和工业自动化的进步,永磁同步电机传动系统(PMSM Drive System)因其高效率、高功率密度、高可靠性等优点,得到了广泛应用。

本文旨在研究永磁同步电机传动系统的先进控制策略及其应用,探讨如何进一步提高系统的性能和控制精度。

二、永磁同步电机概述永磁同步电机(PMSM)是一种采用永久磁体产生磁场,并通过控制系统使电机定子与转子同步运行的电机。

其具有高效率、高功率因数、低噪音等特点,广泛应用于工业自动化、新能源汽车、航空航天等领域。

三、传统控制策略及其局限性传统的永磁同步电机控制策略主要包括矢量控制(Vector Control)和直接转矩控制(Direct Torque Control)。

这些控制策略在许多应用中已经取得了良好的效果,但仍然存在一些局限性,如对参数的敏感性、鲁棒性不足等问题。

因此,需要进一步研究先进的控制策略来提高系统的性能。

四、先进控制策略研究(一)无模型控制策略无模型控制策略是一种基于人工智能的先进控制方法,通过学习系统的动态行为,实现对系统的精确控制。

该方法无需建立系统的数学模型,具有较好的鲁棒性和适应性。

在永磁同步电机传动系统中,无模型控制策略可以有效地提高系统的动态性能和稳定性。

(二)模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制方法,可以处理复杂的非线性系统。

在永磁同步电机传动系统中,模糊控制策略可以实现对系统参数的自动调整和优化,提高系统的稳定性和可靠性。

(三)预测控制策略预测控制策略是一种基于预测模型的控制方法,通过对系统未来的状态进行预测,实现对系统的优化控制。

在永磁同步电机传动系统中,预测控制策略可以有效地减小系统的误差,提高系统的精度和响应速度。

五、应用研究(一)在工业自动化领域的应用永磁同步电机传动系统的先进控制策略在工业自动化领域具有广泛的应用前景。

例如,在机器人、数控机床等设备中,采用先进的控制策略可以实现对设备的精确控制和高效运行,提高生产效率和产品质量。

永磁同步电机调速系统的模糊自抗扰控制

永磁同步电机调速系统的模糊自抗扰控制
i n t e fe r r e n c e i mmu n i t y a n d r o b u s t n e s s o f t h e s y s t e m.T h e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e f u z z y a c t i v e — d i s t u r b a n c e
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( 7 )
∞ —— 电机角 速度 ;
转 子磁链 在 d轴上 的耦合 磁链 ; n 。 、 T L — —磁 极对 数 、 负 载转矩 ;
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Ke y wo r d s : p e r ma n e n t ma g n e t s y n c h r o n o u s mo t o r ( P MS M) ; f u z z y c o n t r o l ;
c o nt r o l;s pe e d c o nt r o l
N L S E F ) 参 数不 易 于调 整 。为 了便 于对 A D R C进
行 实 际操作 , 在A D R C中引入 模糊控 制 , 利用模 糊
控制在 一 定 范 围 内 能 对 参 数 进 行 最 佳 估 计 的 能 力, 对A D R C中 N L S E F参 数 进 行 整 定 , 达 到 自动 调 节 系统参 数 的 目的 j 。 本 文将模 糊控 制策 略引 入到 自抗 扰转 速控 制
对象 输 出 Y作 为 输 入 量 , 估 计 转 速 和 内 外 总 扰 动 。图 1为速 度 环 A D R C结 构 图 。简 化后 的

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》一、引言随着全球对环境保护和能源效率的日益关注,电动汽车(EV)已成为未来交通发展的关键方向。

在电动汽车的驱动系统中,永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率密度等优点,得到了广泛的应用。

然而,如何实现电动汽车在行驶过程中的能量回收与优化控制,是当前研究的热点问题。

再生制动技术作为实现这一目标的关键手段,其控制策略的优化尤为重要。

本文旨在研究电动汽车永磁同步电机的再生制动模糊控制策略,以提升能量回收效率和系统稳定性。

二、永磁同步电机及其再生制动原理永磁同步电机作为一种高效、可靠的电动机,其工作原理是利用永久磁铁产生的磁场与电枢电流产生的磁场之间的相互作用,实现电机转动。

再生制动技术则是利用电机在减速或制动过程中的动能,通过电机内部的电能转换装置将其转化为电能,并回收到电池中,从而实现能量的回收利用。

三、模糊控制理论及应用模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法,它能够处理那些难以用精确数学模型描述的复杂系统。

在电动汽车的再生制动控制中,由于系统受到多种因素的影响,如道路状况、车辆负载、电池状态等,因此采用模糊控制策略可以更好地适应这些不确定性,实现能量的优化回收。

四、电动汽车永磁同步电机再生制动的模糊控制策略研究(一)策略设计本研究设计的模糊控制策略主要包括输入变量(如车速、电池SOC、道路坡度等)和输出变量(如电机再生制动力矩)。

通过建立模糊规则库,将输入变量的模糊化值与规则库中的规则进行匹配,得到输出变量的模糊化命令,再经过解模糊化处理,得到精确的再生制动力矩。

(二)策略实施在实际应用中,通过实时采集车速、电池SOC等数据,利用模糊控制器进行计算,得出实时的再生制动力矩。

同时,考虑到系统的不确定性,采用多目标优化算法对模糊控制策略进行优化,以提高能量回收效率和系统稳定性。

五、实验结果与分析通过实验验证了所提出的模糊控制策略的有效性。

实验结果表明,该策略能够根据车速、电池SOC、道路坡度等实时信息,动态调整再生制动力矩,实现了能量的有效回收。

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》

《电动汽车永磁同步电机再生制动模糊控制策略研究》一、引言随着全球对环境保护和能源效率的日益关注,电动汽车(EV)已成为未来交通发展的关键方向。

在电动汽车的驱动系统中,永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率密度等优点被广泛使用。

然而,电动汽车在制动过程中,如何实现能量的有效回收与控制,成为了一个重要的研究课题。

本文将针对电动汽车中永磁同步电机的再生制动问题,提出一种模糊控制策略,并对该策略进行深入的研究和分析。

二、永磁同步电机再生制动原理永磁同步电机再生制动是利用电机内部的电磁感应原理,在制动过程中将电机的动能转化为电能,并将其回馈到电网中,从而实现能量的回收利用。

这一过程需要精确的控制策略来保证能量的有效回收和电机的稳定运行。

三、模糊控制策略的提出针对永磁同步电机再生制动的控制问题,本文提出了一种模糊控制策略。

该策略利用模糊逻辑理论,根据电机的运行状态和外部环境信息,实时调整制动力矩和回收电能的参数,以实现最优的能量回收效果和电机运行稳定性。

四、模糊控制策略的设计与实现1. 输入变量的确定:根据电机的运行状态和外部环境信息,选取合适的输入变量,如电机转速、负载转矩、电池电量等。

2. 模糊化处理:将输入变量进行模糊化处理,将其划分为不同的模糊集合,如高、中、低等。

3. 制定模糊规则:根据电机的运行特性和专家经验,制定合适的模糊规则,用于调整制动力矩和回收电能的参数。

4. 解模糊化:根据模糊规则的输出结果,进行解模糊化处理,得到具体的制动力矩和回收电能参数。

5. 控制策略的实现:将解模糊化后的参数输入到控制系统,实现对永磁同步电机的再生制动控制。

五、实验与分析为了验证本文提出的模糊控制策略的有效性,进行了实验验证。

实验结果表明,该策略能够根据电机的运行状态和外部环境信息,实时调整制动力矩和回收电能的参数,实现了较好的能量回收效果和电机运行稳定性。

与传统的控制策略相比,该策略在能量回收效率和电机运行平稳性方面具有明显的优势。

永磁同步电机双模糊自适应直接转矩控制

永磁同步电机双模糊自适应直接转矩控制
Abs t r a c t :To mi ni mi z e t h e r i p p l e s o f t h e e l e c t r o ma g n e t i c t o r q u e p r o d u c e d i n t h e c o n v e n t i o n a l di r e c t t o r q u e
t r o l s t r a t e g y b a s e d o n f u z z y c o n t r o l t h e o r y wa s i n t r o d u c e d .I n t h e s p e e d c o n t r o l l o o p,t h e b a s i c P I r e g u l a t o r
s w i t c h t a b l e i n t h e c o n v e n t i o n a l D T C s y s t e m w e r e r e p l a c e d b y t h e mu l t i p l e i n p u t s a n d mu l t i p l e o u t p u t s( MI —
策 略 和 零 电 压 矢 量 后 ,可 进 一 步 改 善 转 速 跟 随性 和 负 载 转 矩 的 抗 干 扰 性 能 ,转 矩 脉 动 减 小 ,磁 链 轨 迹 圆度 更 好 。 关 键 词 :永 磁 同 步 电机 ;直 接 转 矩 控 制 ;模 糊 自适 应 P I D;转 矩 脉 动 ;零 电 压 矢 量 中 图 分 类 号 :T M 3 5 1 ;T M3 4 1 ;T P 2 7 3 文 献标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1 — 6 8 4 8 ( 2 0 1 5 ) 0 2 — 0 0 3 7 . 0 7

永磁同步电动机双模糊直接转矩控制的研究

永磁同步电动机双模糊直接转矩控制的研究
电 气传 动 20 0 8年 第 3 8卷 第 1 期 o
E E T I RI 2 0 Vo. 8 No 1 L C R C D VE 0 8 13 .0
永 磁 同步 电动机 双模 糊 直 接 转 矩 控 制 的研 究
蒋城 峰 , 高金 生 , 喻寿益 ( 中南大 学 信 息科 学 与工程 学 院 ,湖 南 长 沙 4 O 8 ) 1 O 3
摘 要 : 对 传 统 的 直接 转矩 控制 使 用 滞 环 比较 器来 控 制 定 子 磁 链 和 转 矩 , 在 滞 环宽 度 调 节有 限 、 速 时 针 存 低
转 矩 脉 动 大 和 逆 变 器 开 关 频 率 不 固定 , 度 P 调 节 器 的 比 例 积 分 参 数 恒 定 , 速 度 控 制 精 度 不 高 等 缺 点 , 速 I 其 设
Ch n s a 4 0 8 ,H u a , h n a gh 1 0 3 n n C i a) Ab ta t Du o n r lDTC c n r l s d i s r c : e t o ma o t o e PM S p l i g r ly n t d h b i g l t d,i i e s u n M a p y n ea s a d iswi t en i e mi t s ay
计 了基 于 模 糊 直 接 转 矩 控 制 器 和 模 糊 速 度 P 控 制 器 的双 模 糊 直 接转 矩控 制 系 统 。 利用 模 糊 控 制 器 分 别来 代 I
替磁链 、 转矩 滞 环 比较 器 和 速 度 P 调 节 器 , 效 地 减 小 了磁 链 和 转 矩 控 制 容 差 , 利 用 磁 链 角 对 称 特 性 进 行 I 有 并 映 射 , 少 了模 糊 控 制 规则 数 , 高 了 实 时 性 和 速 度 控 制 精 度 。仿 真 结 果 表 明 : 方 法 明 显 优 于 常 规 的 直 接 转 减 提 该

基于模糊操纵永磁同步电机的研究

基于模糊操纵永磁同步电机的研究

基于模糊操纵永磁同步电机伺服系统的研究摘要永磁同步电机因具有体积小、重量轻、运行靠得住、能量转换效率高、调速范围宽、动静态特性好等优势而被普遍应用于各类伺服系统中。

操纵精度、稳态性能和抗干扰能力是衡量伺服系统整体性能好坏的重要因素,而要使系统有较高的操纵精度、稳固性和较强的抗干扰能力,采纳适合的操纵策略相当重要。

因此,目前对永磁同步电机伺服系统操纵策略的研究是一个热点。

传统的双闭环PID操纵策略研究的是线性时不变的操纵问题。

但是,永磁同步电机本身是具有必然非线性、强藕合性和时变性的“系统”,其伺服对象也存在较强的不确信性和非线性,而且运行进程中还会受到不同程度的干扰。

另外,永磁同步电机在运行中参数也会随之改变。

由于PID操纵参数是依照成立好的精准数学模型进行整定的,不能随着被控对象的转变而作相应的调整,因此,系统必然存在稳态精度和抗干扰性不高的缺点。

模糊操纵理论利用模糊集合论,把专家的成熟体会和规那么有机地融入到操纵策略中,依照系统对象参数的转变实时地改变操纵参数,能够取得较好的操纵成效。

本文对模糊操纵理论进行了必然的研究,并在此基础上设计了两种最大体最有效的模糊操纵器,将其应用到了永磁同步电机伺服系统中,成立了系统模型并对其进行了仿真研究,并与传统的双闭环PID操纵系统仿真结果进行了对照。

仿真结果说明,这种新型的模糊PID操纵策略显著提高了系统的响应速度,大大改善了永磁同步电机伺服系统的动静态性能,而且提高了其抗干扰能力,符合高性能伺服系统的要求。

关键词永磁同步电机;伺服系统;闭环;模糊操纵;系统仿真The Research of PMSM Servo System Based on FuzzyLogic ControlAbstractPermanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), has good characteristics of small size, lightweight,reliable operation, high energy conversion efficiency,high speed wide range and good static and dynamic behavior, ect. So it is widely used in various servo system. Control precision stability and anti-jamming capability are important factors that determine the overall performance measurement of servo system. In order to make the system have higher precision, stability and stronger anti-jamming capability, to use an appropriate control strategy is essential. therefore,at present, the control strategy of PMSM servo system is a hot research.The research of traditional double-closed- loop PID control strategy is the linear time-invariant control Problems. however,PMSM is a non-linear,strong-coupling and time-invariant “system”, and its servo object has strong uncertainty and non- line characters , and in the course of operation will be different interference .In addition , the electrical parameters of the PMSM will change while the motor is operating. As PID control parameters prior to the establishment of good basis for setting a accurate mathematical model,which parameters can not vary in time,therefore,the system must exist disadvantages of low steady precision and interference resistance.Fuzzy logic control theory using fuzzy set theory,put mature experience and rules of experts into the control strategy and alter the control parameters in time according to the change of the system parameters is able to achieve good control effete .This dissertation designs two basic and utility fuzzy controller base on research of fuzzy logic control theory and put them in the application to the PMSM servo system, a system model and its simulation is set which is compared with the traditional double-closed- loop PID control system simulation results. The simulationresults show that this new type of fuzzy PID control. Strategy significantly improve the response speed of the system, greatly improve the static and dynamic performance of the PMSM servo system, and enhance its anti-interference capabilities, meet the requirements of high- performance servo systems.Keywords PMSW ;Servo system; Closed Loop; Fuzzy Logic Control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论...........................................................................错误!未定义书签。

永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析

永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析

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永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析
第一章绪论
1.1永磁同步电机及电机调速发展概述
70年代以前,占电力拖动总容量约80%的不调速和调速要求不高的生产机械 都用交流电动机来拖动,其中大多数为异步电动机,同步电动机只占其中的一小 部分。其余调速要求较高的系统都采用直流电动机。
controller,and then a switching strategy is used to calculate the error term of the output layer.They are both used in the speed system of PMSM to achieve the desired
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PMSM is a highly nonlinear and coupling,structure varying,and multivariable object.Firstly,in this thesis the mathematical model of PMSM is built under the d-q coordinates.After analysis of vector control strategies,it chooses屯20 control strategy to decouple the system.Then conventional PI control method is used to track the speed of PMSM.This method has fewer design parameters and could be easily carried out.To deal诵tll the variation of the parameters in PMSM,an adaptive fuzzy PI control method is developed to achieve better control effect..With the promotion of adaptive fuzzy control theory,the adaptive fuzzy control based on fuzzy neural network becomes a hotpoint in this field and it has already been proved that the fuzzy neural network could approximate any large-scale nonlinear functions under the certain conditions.A self-constructed fuzzy neural network controller according to the fuzzy neural network theory is designed、析也.the advantages of both fuzzy controller and neural network

电动车用永磁同步电机的双模糊直接转矩控制

电动车用永磁同步电机的双模糊直接转矩控制

作者: 丁铎[1];卢秀和[1]
作者机构: [1]长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春130012
出版物刊名: 科技创新与应用
页码: 112-113页
年卷期: 2020年 第1期
主题词: 电动汽车;永磁同步电动机;直接转矩控制;模糊PI控制;双模糊直接转矩控制
摘要:文章以永磁同步电机直接转矩控制作为研究的出发点,结合模糊控制,提出了一种模糊PI+模糊直接转矩的双模糊DTC控制方法。

在模拟工况下对控制系统的性能进行了仿真实验性能对比,提高了驱动电机的转速响应和电动汽车的加速性能。

模糊PI永磁同步电机矢量控制系统研究

模糊PI永磁同步电机矢量控制系统研究

模糊PI永磁同步电机矢量控制系统研究作者:张威徐建郭锦越黄营来源:《无线互联科技》2023年第18期作者簡介:张威(2000—),男,江西宜春人,硕士研究生;研究方向:永磁同步电机控制。

*通信作者:徐建(1981—),男,湖北英山人,副教授,博士;研究方向:嵌入式系统与智能控制。

摘要:针对永磁同步电机(PMSM)使用的传统PI控制在多工况下易出现超调、响应速度不高、鲁棒性不足的现象,提出在PMSM双闭环矢量控制系统的传统转速PI控制器中加入模糊控制,使系统根据PMSM的期望转速与实际转速之间的误差和误差导数实时调整PI参数,从而让系统在不同工况下仍保持较小超调以及良好的控制精度和鲁棒性能。

文章在Simulink搭建模糊PI控制的PMSM双闭环矢量控制系统仿真模型,并与传统PI控制在多工况下相比较分析。

仿真实验的结果证明:模糊PI控制的PMSM矢量控制系统较传统PI控制能减小超调,加快响应速度,增强鲁棒性能。

关键词:永磁同步电机;模糊控制;Simulink;PI控制中图分类号:TP39 文献标志码:A0 引言永磁同步电机(PMSM)具有体积较小、效率密度高、电磁转矩大等特点,被广泛应用在医疗设备和汽车等多个领域[1-2],但随之而来的是对其动静态性能要求愈加苛刻[3]。

PMSM通常在突变负载或突变转速的条件下工作,这对PMSM提出了超调量、响应速度、鲁棒性等方面的要求。

传统PI控制具有结构简单、稳态下无静态误差等特点[4-6],但同时也存在很大的缺陷。

由于PMSM系统的动态性能和控制精度深受外界扰动和PMSM运行时内部参数变化的影响,传统PI控制因PI参数是固定不变的,在多工况下易出现超调、响应速度慢、鲁棒性不足和系统调节时间过长等现象,满足不了PMSM在当前应用环境的控制精度需求[7]。

为了应对上述存在现象,本文应用了传统PI控制与模糊控制相结合的转速控制器,使系统可以根据PMSM期望转速与实际转速之间的误差和误差导数实时调整PI参数,从而让系统在不同工况下仍保持较小超调以及良好的控制精度和鲁棒性能。

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).2
图2速度误差P的隶属函数
器、Io、方便易用的实现代码生成,下载,实验,
调试的软件组成。在实时仿真控制中,基于dSP托E
的永磁同步电机的实时仿真原理图如图4所示,主 要由3部分构成:PMSM作为被控对象以实物形式 出现在闭环中,省去了复杂的建模过程;双模糊控 制算法被下载在dSPACE处理器中,通过RTl2210 接口和驱动电路采集电机转速和提供实际的开关 信号驱动逆变器进而控制电机调速;Matlab/ SiInulink软件,RTI接口和Control Desk调试软件 被装在宿主PC机上,以完成模型设计,算法调试, 软硬件接口联接等功能。基于dSPACE的直接转矩 控制系统如图5所示。
(12)

其中以,酰,阢分别为a,b,c三相定子绕阻的相
电压。
三相电压型逆变器总共有6种工作电压矢量。
直接转矩控制就是根据磁链和转矩给定值与实际
检测值的误差来确定选择不同的电压矢量,以控制
定子磁链的旋转速度及旋转方向,从而达到快速控
制转矩的目的。永磁同步电机在静止坐标下的磁链
可表示为
虮=I缈。一愿fs)df
逆变器
三相电流
PMSM+测功机 +编码器 转
dSPACE
硬件平台 DS2210PWMMl
DS2210A,D
DS2210F2D
Dsl005标准组件系统
::::::::::::::::::::::::::::耋蔓::::::::::::::::::::::::::::
RTW
I实时工作空间I
RTI
I实时接口l
直接转矩控制本身不需要速度信息,但为了实 施对电机转速的精确控制,提高交流调速系统的动 态抗扰动能力,必须引入速度反馈,即加入速度调 节器。传统调速系统中的速度调节器多采用PI调节 器,它的设计过程依赖于对象精确的数学模型。而 且当电机参数变化或有外来干扰时,不能在线调整 PI控制器参数,因而影响控制性能。
为了减小转矩的脉动和实现速度的精确控制, 本文设计了基于模糊控制的永磁同步电机直接转 矩控制算法和模糊PI控制器,并借助dsPAcE平 台进行实时仿真№J。结果证明:该双模糊控制器较 常规的直接转矩控制器和PI控制器性能更优,鲁棒 性更强。
1 永磁同步电机的数学模型【7国J
假设PMSM具有正弦波反电势,磁路线性且不 考虑磁路饱和,忽略电机中的涡流损耗和磁滞损 耗,那么PMSM在转子同步旋转标系办印轴系下的
表2电压矢量表 1'ab.2 The tabIe of Voltage VectOr
2.3模糊速度PI控制器的设计
以速度误差已、速度误差变化率Pc为模糊速度
PI调节器的输入量,输出量为一可调节量庇。其输
入变量已、Pc的论域分别为[_15,15]、[_150,150】,
其模糊语言变量均为NB、NM、Ns、zO,PS,PM、
在线调参。仿真时间设为0.08s,采用odel皿1er)定
步长算法,步长为0.00005。PMSM的参数如表3。
万方数据
第18期
程飞等: 电动车用永磁同步电机的双模糊控制研究
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表3 PMSM电机参数
勖b.3 The par锄eter of PMSM
参数
参数值
参数
参数值

O.0
∥wb
O.30
刀(k矿m‘)
将电压矢量的4种作用模糊化为4个单点模糊 集作为控制器的输出;其模糊控制规则如表1所示。
%=J(“卢一愿0灿
(10)
辐 陋

t=三n,(%移一坳屯)
(11)
.I}e;
2永磁同步电机的直接转矩控制 磁链估算‘10]、转矩估算、转子位置估算、开关表和
图1转矩误差和磁链误差的隶属函数 Fig.1 The subject function of torque err and cilian err
enou曲.In View of this,paper built math model of PMSM
used in EV and established simulation model by MATLAB/Simulink. Besides, designed me fuzzy DTC control and fUzzy PI contr01 to solve above problems and established the real—time simulation model of PMSM by dSPACE instrument.The simulation results presented that me double fuzzy contr01 is more effective and robust than me conventional control and mus t11e foundation for further study and des远n of PMSM control hardware formed.
PB;输出变量h的论域为[_3,3】。均选用三角形函
数为隶属函数,如图2、3所示。其模糊规则采用
if已=A aIld已c=B men矗=C(A、B和C分别为各自的
模糊集),一共可组成49条规则。其中:P=∥一劬
∥为给定转速,功为实际反馈转速;给定转矩
,=矸l+舻矗。
。u
\n-
nm/
Ⅺ 粼 ).8
籁 闭 ).6 噬 耩 ).4
电动车用永磁同步电机的双模糊控制研究
程 飞,过学迅,别 辉
(武汉理工大学汽车工程学院,湖北省武汉市430070)
The Double Fuzzy Control of PMSM in Electric vehicle
CHENG Fei.GUO Xue—xun,BIE Hui (Institute of AutomotiVe Engineering of WuHan University of Technology,Wuhan 430070,Hubei Province,China)
图5基于dSPACE的直接转矩控制系统 Fig.5 The plot of PMSM DTC contI试system
4 基于dSPACE的PMSM的仿真计算
利用MaⅡab,siI硼1iIlk及其模糊工具箱设计对电 动车用PMSM进行建模及其控制算法设计,利用 dSPACE实时仿真平台和CONrRODESK软件进行
ABSllRACrll 0wing to conVentional direct torque control mostly adopted stagnant ring cOmparator and as a consequence gaVe rise to the torque pulsating easily,and led to too high switching frequency.Meanwhile,me tracking accuracy of conVentional PI speed control was not high
KEY WoRDS:permanent magnet synchronous motor;fuzzy
DTC control;fuzzy PI Contml;dSPACE;real—tilne simulation
摘要:由于常规的直接转矩控制大多采用滞环比较器,容易 产生转矩脉动,导致逆变器开关频率过高;与此同时,常规 的PI速度调节器的跟踪精度不高。鉴于此,该文建立了电 动车用永磁同步电机的数学模型,并利用MATLAB/ Simulink建立了仿真模型。设计了模糊直接转矩控制器和模 糊速度PI控制器,并且借助实时仿真工具dsPAcE,建立 了永磁同步电机的实时仿真模型并进行仿真。仿真结果表 明:所设计的电动车用永磁同步电机调速的双模糊控制器能 自动调节开关频率,具有高的响应速度和很小的跟踪误差, 为今后开发实际的硬件控制器打下了坚实基础。
中的应用己成为运动控制领域的研究热点[2。3]。直接 转矩控制算法在每个采样周期内根据电压、电流的 采样值计算出实际的转矩值和磁链值,分别与转矩 和磁链的给定值进行比较,将误差输入到滞环比较 器,然后根据滞环比较器的输出确定该控制周期逆 变器的开关状态。在滞环比较器的作用下,电磁转 矩总是处在增加或减小状态,这导致了转矩始终在 给定值上下波动。另外由于三相电压型逆变器只有 6种工作状态[4】,6种状态的切换以及定子电阻值随 环境及运行情况的变化会造成磁链的畸变等会引 起转矩的脉动,因此永磁同步电机直接转矩控制脉 动转矩的抑制问题尤为突出[5】。
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圹足屯+等卅%
(3)
%2 R屯+古+国%
(4)
t=丢n,(%屯~%fd)
(5)
Hale Waihona Puke 乙一乙:I,粤+B僻(6)
式中:%%为定子磁链小鼋轴分量;厶,岛为定子 绕组出口轴等效电感;fd,拓为定子电流小g轴分量; “d,%为定子电压小g轴分量;够为转子磁链;尺。
略弓悻靴]㈣
蚪瞄筹嘲
和转矩模型分别计算电机的磁链和转矩大小,计算
电机转子的位置、电机给定磁链和转矩与实际值的
误差;然后根据它们的状态选择逆变器的开关矢量
即电压矢量[4】,使电机能按控制要求调节输出转矩,
最终达到调速的目的。
直接转矩控制系统是在定子两相坐标系下进
行运算的,基本电压矢量酞为
,’
u。=委(u。+ube’‘2乃哟)+【,。e3‘4门“’
O.0008
乙,Ⅱ坦
O.068
£∥mH
O.006
Rs,Q
2.875


给定转速恒定为80r删s,负载转矩为:在
0加.04s时为60N.m,O.04s以后为80N.m。其仿真 的转速跟踪曲线及转矩曲线分别如图6—8所示。
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