本文選題：矢量控制 + 無速度傳感器�。� 參考：《東北大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展以及電力電子技術(shù)的日趨成熟,為異步電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展提供了理論及實(shí)際基礎(chǔ)。同時,異步電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)的控制也趨向數(shù)字化。簡單的結(jié)構(gòu)、可靠的工作性能以及制造容易等為異步電機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于交流調(diào)速領(lǐng)域。在高性能的交流異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中,為克服速度傳感器會帶來的問缺點(diǎn),深入研究無速度傳感器技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景以及實(shí)際意義。而隨著FPGA器件的普及和發(fā)展,使FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。本文以FPGA為控制核心,設(shè)計(jì)了一套異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。首先,介紹了異步電機(jī)在靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型以及矢量控制的基礎(chǔ)理論和基于SVPWM調(diào)制的轉(zhuǎn)子磁場定向無速度傳感器控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其次,通過對異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的分析,構(gòu)造了模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)來辨識轉(zhuǎn)子速度,同時,針對傳統(tǒng)模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器存在的一些不足,本文設(shè)計(jì)了一種基于滑�？刂频腗RAS (SM MRAS)。該方法不僅可以提高系統(tǒng)的抗擾性,而且還提高了系統(tǒng)的魯棒性。然后在Matlab/Simulink的環(huán)境下,搭建了無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型,并對傳統(tǒng)的MRAS和基于滑模控制的MRAS的仿真結(jié)果進(jìn)行了對比,結(jié)果表明基于滑膜控制的MRAS對速度的辨識有動態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)態(tài)誤差小的優(yōu)點(diǎn)。最后,以ALTERA公司的EP4CE10E22C8為控制器,搭建了控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺,對FPGA控制電路、驅(qū)動電路、檢測電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。軟件部分,以Verilog為編程語言,在QUARTUS II的編程環(huán)境下,設(shè)計(jì)了坐標(biāo)變換模塊、轉(zhuǎn)速辨識模塊、SVPWM模塊以及數(shù)字PI模塊等,并在Modelsim環(huán)境下對其進(jìn)行了仿真。在實(shí)驗(yàn)平臺上對系統(tǒng)進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明基于滑模控制的MRAS速度估算的正確性,控制系統(tǒng)具有良好的性能。
[Abstract]:The rapid development of computer control technology and the maturation of power electronic technology provide a theoretical and practical basis for the development of asynchronous motor AC speed regulation system. At the same time, the asynchronous motor AC speed control system also tends to digital. Because of its simple structure, reliable working performance and easy manufacturing, it is widely used in the field of AC speed regulation. In the high performance AC asynchronous motor speed regulation system, in order to overcome the shortcomings of speed sensor, it has broad development prospects and practical significance to study speed sensorless technology in depth. With the popularization and development of FPGA devices, FPGA can realize complex control algorithms. In this paper, a speed sensorless vector control system for asynchronous motor is designed with FPGA as the control core. Firstly, the mathematical model of induction motor in static and rotating coordinate systems, the basic theory of vector control and the basic structure of speed sensorless rotor field oriented control system based on SVPWM modulation are introduced. Secondly, by analyzing the mathematical model of asynchronous motor, a model reference adaptive system is constructed to identify rotor speed. At the same time, some shortcomings of Pi regulator in traditional model reference adaptive system are pointed out. In this paper, a sliding mode control based MRAS SM MRASA is designed. This method can not only improve the immunity of the system, but also improve the robustness of the system. Then the simulation model of speed sensorless vector control system is built in the environment of Matlab/Simulink, and the simulation results of traditional MRAS and MRAS based on sliding mode control are compared. The results show that the MRAS based on synovial control has the advantages of good dynamic response and small steady-state error. Finally, using EP4CE10E22C8 of ALTERA Company as controller, the experimental platform of control system is built, and the control circuit, driving circuit and detecting circuit of FPGA are designed. In the software part, the coordinate transform module, the speed identification module and the digital Pi module are designed under the QUARTUS II programming environment with Verilog as the programming language, and the simulation is carried out under the Modelsim environment. The experimental results show that the MRAS speed estimation based on sliding mode control is correct and the control system has good performance.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM343

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