發(fā)布時(shí)間：2018-03-14 12:24

  本文選題：多電機(jī)同步控制　切入點(diǎn)：分?jǐn)?shù)階滑�？刂�　出處：《東北大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：多電機(jī)同步控制是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、印刷、冶金、軋鋼、機(jī)床加工等生產(chǎn)制造過(guò)程。由于多電機(jī)同步控制系統(tǒng)是一個(gè)高階、時(shí)變、多變量、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜系統(tǒng),控制性能越來(lái)越難以滿足實(shí)際應(yīng)用中不斷提高的系統(tǒng)需求。為了提高多電機(jī)同步控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能,多電機(jī)同步控制策略和同步控制方法的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。針對(duì)多電機(jī)偏差耦合控制策略考慮誤差信息量不足問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于跟蹤誤差的最大最小及平均值的偏差耦合控制策略。建立了比整數(shù)階更精確的分?jǐn)?shù)階永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)數(shù)學(xué)模型。提出了分?jǐn)?shù)二階非奇異終端滑�？刂扑惴�。為了進(jìn)一步改善多電機(jī)同步控制系統(tǒng)性能和增強(qiáng)抗干擾能力,提出了自抗擾控制技術(shù)與分?jǐn)?shù)階滑�？刂葡嘟Y(jié)合的復(fù)合控制策略,同時(shí)設(shè)計(jì)了基于干擾觀測(cè)器或擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的分?jǐn)?shù)階滑�？刂品桨�。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：通過(guò)深入分析多電機(jī)非交叉耦合控制策略、交叉耦合控制策略及其各種改進(jìn)型的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于跟蹤誤差的最大最小及平均值的改進(jìn)型偏差耦合控制策略。仿真結(jié)果表明該控制策略能改善系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能和提高魯棒性。利用分?jǐn)?shù)階微積分理論建立了PMSM的分?jǐn)?shù)階數(shù)學(xué)模型,然后把分?jǐn)?shù)階微積分理論引入滑模變結(jié)構(gòu)控制中,提出了分?jǐn)?shù)二階非奇異終端滑�？刂品椒�,并根據(jù)分?jǐn)?shù)階李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制律的穩(wěn)定性。對(duì)基于分?jǐn)?shù)階滑模的多電機(jī)位置同步控制進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該方法能有效控制多電機(jī)實(shí)現(xiàn)位置同步�？紤]到滑�？刂埔自谄胶恻c(diǎn)附近產(chǎn)生抖振現(xiàn)象與自抗擾控制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不依賴對(duì)象模型、強(qiáng)魯棒性等特點(diǎn),采用自抗擾控制技術(shù)和分?jǐn)?shù)階滑�？刂扑惴ǖ姆侄慰刂撇呗�,當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)時(shí),采用滑�？刂�；當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到平衡點(diǎn)附近時(shí),采用自抗擾控制。同時(shí),提出了一種用滑�？刂拼孀钥箶_控制中非線性狀態(tài)誤差反饋環(huán)節(jié)的復(fù)合控制策略。仿真分析驗(yàn)證了兩種控制策略的正確性和有效性。利用干擾觀測(cè)器或擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)估計(jì)和補(bǔ)償系統(tǒng)的總擾動(dòng),并采用分?jǐn)?shù)二階非奇異終端滑�？刂破鱽�(lái)解決多臺(tái)PMSM位置同步問(wèn)題。根據(jù)超扭曲算法設(shè)計(jì)了一種非線性干擾觀測(cè)器,并證明了該觀測(cè)器及基于觀測(cè)器的分?jǐn)?shù)階控制律的穩(wěn)定性。針對(duì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器難以抑制量測(cè)噪聲的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了帶有微分器的新型擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器。仿真結(jié)果表明,基于干擾觀測(cè)器或擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的分?jǐn)?shù)階滑�？刂凭哂辛己玫膭�(dòng)靜態(tài)性能和強(qiáng)魯棒性。
[Abstract]:Multi-motor synchronous control is one of the research hotspots in the field of motion control. It is widely used in textile, papermaking, printing, metallurgy, steel rolling, machine tool processing and other manufacturing processes. In order to improve the dynamic and dynamic performance of multi-motor synchronous control system, the control performance of multivariable, strongly coupled and nonlinear complex systems is becoming more and more difficult to meet the increasing system requirements in practical applications. The research of synchronous control strategy and synchronous control method for multi-motor has important theoretical significance and practical value. A deviation coupling control strategy based on maximum, minimum and average tracking error is designed. A mathematical model of fractional permanent magnet synchronous motor (PMSM) with more accuracy than integer order is established. A fractional second order nonsingular terminal slippage is proposed. In order to further improve the performance of multi-motor synchronous control system and enhance anti-jamming ability, A hybrid control strategy based on the combination of active disturbance rejection control and fractional sliding mode control is proposed. At the same time, a fractional sliding mode control scheme based on disturbance observer or extended state observer is designed. Cross-coupling control strategy and its advantages and disadvantages, An improved bias coupling control strategy based on the maximum, minimum and average tracking errors is proposed. The simulation results show that the proposed control strategy can improve the dynamic and dynamic performance and robustness of the system. The fractional calculus is used to improve the robustness of the system. The fractional order mathematical model of PMSM is established theoretically. Then the fractional calculus theory is introduced into sliding mode variable structure control, and a fractional second order nonsingular terminal sliding mode control method is proposed. The stability of the control law is proved according to the stability theory of fractional Lyapunov. The simulation experiment of multi-motor position synchronization control based on fractional sliding mode is carried out. The results show that this method can effectively control multi-motor position synchronization. Considering that sliding mode control is easy to generate buffeting near the equilibrium point and ADRC has the characteristics of simple structure, independent object model, strong robustness, etc. The piecewise control strategy of active disturbance rejection control and fractional sliding mode control algorithm is adopted. When the state of the system is far from the equilibrium point, sliding mode control is adopted. When the state of the system moves near the equilibrium point, the adaptive disturbance rejection control is adopted. At the same time, A hybrid control strategy using sliding mode control instead of nonlinear state error feedback in active disturbance rejection control is proposed. The correctness and effectiveness of the two control strategies are verified by simulation analysis. State observer to estimate and compensate the total disturbance of the system, A fractional second order nonsingular terminal sliding mode controller is used to solve the problem of multiple PMSM position synchronization, and a nonlinear disturbance observer is designed according to the hypertwisted algorithm. The stability of the observer and the fractional order control law based on the observer is proved. A new extended state observer with differentiator is designed to overcome the disadvantages of the extended state observer which is difficult to suppress the measurement noise. The simulation results show that, Fractional sliding mode control based on disturbance observer or extended state observer has good dynamic and dynamic performance and strong robustness.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM921.5

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本文編號(hào)：1611194