無人水面艇的推進(jìn)電機(jī)是其運(yùn)動控制的核心部分,其性能的優(yōu)劣嚴(yán)重影響無人水面艇航行時的穩(wěn)定性和操控精度。永磁同步電機(jī)因其重量較輕、體積較小、功率密度和效率較高等特點(diǎn)成為無人水面艇推進(jìn)電機(jī)的最佳選擇。針對永磁同步電機(jī)矢量控制轉(zhuǎn)矩脈動較大,抗擾性差等問題,引入滑�？刂坪妥钥箶_控制理論,設(shè)計改進(jìn)型電流環(huán)滑�？刂破骱透倪M(jìn)型速度環(huán)自抗擾控制器。本文主要做了以下幾方面的工作:以無人水面艇推進(jìn)系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)為研究對象,建立了兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,然后在分析矢量控制理論的基礎(chǔ)上,對永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。采用滑�？刂破鞔骐娏鳝h(huán)中的PI控制器,針對傳統(tǒng)滑�？刂拼嬖诙墩瘳F(xiàn)象,引入超螺旋算法,有效減小轉(zhuǎn)矩脈動。采用自抗擾控制器代替轉(zhuǎn)速環(huán)中的PI控制器,為了減少自抗擾控制器中可調(diào)參數(shù),將非線性自抗擾控制器線性化;為了提高負(fù)載觀測能力,將線性狀態(tài)觀測器并聯(lián)。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)后的系統(tǒng)具有動態(tài)性能好、轉(zhuǎn)矩脈動小、抗擾性強(qiáng)的特性。然后,在螺旋槳負(fù)載特性的基礎(chǔ)上構(gòu)建了船-槳系統(tǒng)的仿真模型,以“藍(lán)信”號無人水面艇為應(yīng)用實(shí)例,實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)實(shí)船仿真研究。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)型矢量控制系統(tǒng)應(yīng)用在無... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＰＭＳＭ的種類??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ＰＭＳＭ??

?小功率船用推進(jìn)電機(jī)矢量控制的研究???導(dǎo)率與空氣十分接近，因此交軸電感基本等于直軸電感。而對于內(nèi)插式和內(nèi)埋式永磁同??步電機(jī)，因為結(jié)構(gòu)的原因，在產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的同時還會產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的不對稱結(jié)??構(gòu)和轉(zhuǎn)子或者定子的鐵磁飽和都會形成凸極，電機(jī)的設(shè)計階段不可避免的產(chǎn)生凸極，好??處就在于在進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置估算的時候利用凸極具有魯棒性；而另一方面基于飽和的凸極??的位置會跟隨定子電流幅值的變化而移動，導(dǎo)致其相對于轉(zhuǎn)子的位置不固定，始終處于??一個動態(tài)的變化當(dāng)中，此時自檢測方法中的跟蹤觀測器將不再跟蹤轉(zhuǎn)子的位置，而是電??機(jī)里最大飽和的位置，這樣就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置估算的方法不夠精確，魯棒性低而且對參??數(shù)敏感。??２．?１．２永磁同步電機(jī)模型??（１）永磁同步電機(jī)物理模型??由于面裝式ＰＭＳＭ具有構(gòu)造簡單，轉(zhuǎn)動慣量小并且制造工藝簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此本??文選用面裝式ＰＭＳＭ展開研究。圖２．２為一臺面裝式ＰＭＳＭ在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的物??理模型。??Ｂ??賢??圖２．２三相交流永磁同步電機(jī)物理模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ＡＣ?ｐｅｒｍａｎｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｍｏｔｏｒ??圖２．２中，假定感應(yīng)電動勢的正方向與電流的正方向相反；負(fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向為順??時針方向；電磁轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速的正方向為逆時針方向。從圖中可以看出，三個電樞繞??組軸線以２；ｒ／３電角度互為對稱。我們將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的永磁極方向定義為直軸方向，而逆??時針；ｒ／２度的方向為交軸方向。??－８?－??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???７１??圖２．３?曲線??Ｆｉｇ．?２．３?ｔＱ－?Ｊ３?ｃｕｒｖｅ??將式（２．２０）表示為？？??ｔ，?＝?（２．２丨）??由式（２．２１）可以看出，轉(zhuǎn)子永磁勵磁磁場和定子電樞反應(yīng)磁場相互作用產(chǎn)生電磁??轉(zhuǎn)矩，并且受到兩個磁場的相對位置和幅值影響。轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶浚ィ挡蛔�，所以電�??轉(zhuǎn)矩取決于相對磁鏈?zhǔn)噶浚说南辔缓碗姌蟹磻?yīng)磁場＇乂的幅值。電樞繞組冇電流通過??時形成電樞磁場，電樞磁場對磁極形成的主磁場作用使得主磁場發(fā)生畸變，發(fā)生電樞反??應(yīng)，促使機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。??Ｇ?除產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁場外，還產(chǎn)生了電樞漏磁場，但此漏磁場不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)??換，不會影響式（２．２１）所示的電磁轉(zhuǎn)矩生成。??ｄ?（時間參考軸）??圖２．４?ＰＭＳＭ相量圖??Ｆｉｇ．?２．４?ＰＭＳＭ?ｐｈａｓｏｒ?ｄｉａｇｒａｍ??－１３?－??


本文編號：3271732