本文關(guān)鍵詞：基于擴(kuò)展卡爾曼方法的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制

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【摘要】：直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)具有優(yōu)越的控制性能,該技術(shù)具有控制簡單、動(dòng)態(tài)特性好、魯棒性強(qiáng)和易于數(shù)字化控制等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已被廣泛使用。本文在詳細(xì)分析異步電機(jī)各類模型和深入研究直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,使用Matlab/Simulink平臺(tái)搭建了傳統(tǒng)的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),并分別在無噪聲和存在噪聲的情況下進(jìn)行系統(tǒng)仿真,驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制方式的優(yōu)越性,同時(shí),通過分析其仿真結(jié)果,總結(jié)了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在的問題。針對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)固有的低頻脈動(dòng)和控制精度差缺陷,本文提出一種利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的方法,從而實(shí)現(xiàn)無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。通過分析應(yīng)用于異步電機(jī)的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,設(shè)計(jì)出一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的異步電機(jī)狀態(tài)觀測器,用于同時(shí)估計(jì)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)矩等狀態(tài)量,并由此建立基于擴(kuò)展卡爾曼方法的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制,本文設(shè)計(jì)的基于擴(kuò)展卡爾曼方法的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低頻脈動(dòng)抑制和隨動(dòng)控制性能上有明顯改善,具有較強(qiáng)的魯棒性。但是,擴(kuò)展卡爾曼濾波器的濾波性能嚴(yán)重依賴于其噪聲矩陣的選取,而傳統(tǒng)的試探法整定噪聲矩陣費(fèi)時(shí)、過程繁瑣,且設(shè)計(jì)的濾波器性能不一定最優(yōu)。因此,本文針對(duì)異步電機(jī)狀態(tài)估計(jì)中難以獲取最優(yōu)噪聲矩陣問題,提出了一種基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法辨識(shí)擴(kuò)展卡爾曼濾波器噪聲矩陣的方法。通過調(diào)整粒子覓食策略對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行改進(jìn),以克服傳統(tǒng)粒子群優(yōu)化算法易陷入局部最優(yōu)解缺陷,運(yùn)用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法整定擴(kuò)展卡爾曼濾波器噪聲矩陣,再將設(shè)計(jì)的擴(kuò)展卡爾曼濾波器應(yīng)用于異步電機(jī)無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中。仿真結(jié)果表明,與試探法、粒子群優(yōu)化算法和自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法相比,改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法能夠改善濾波器濾波性能,從而提高異步電機(jī)無傳感器直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)控制精度。
【關(guān)鍵詞】：直接轉(zhuǎn)矩控制 擴(kuò)展卡爾曼濾波器 狀態(tài)估計(jì) 粒子群算法
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;TM343
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述12-14
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排14-17
• 第二章 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型研究17-27
• 2.1 異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型17-19
• 2.1.1 穩(wěn)態(tài)等效電路17-18
• 2.1.2 異步電機(jī)機(jī)械特性18-19
• 2.2 異步電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.2.1 異步電機(jī)物理模型19-20
• 2.2.2 異步電機(jī)三相動(dòng)態(tài)模型20-22
• 2.3 異步電機(jī)正交坐標(biāo)系上的動(dòng)態(tài)模型22-24
• 2.3.1 Clark變換22-23
• 2.3.2 異步電機(jī)正交坐標(biāo)系上動(dòng)態(tài)模型23-24
• 2.4 異步電機(jī)在正交坐標(biāo)系上的狀態(tài)空間表達(dá)式24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第三章 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究27-39
• 3.1 電壓空間矢量定義27
• 3.2 逆變器原理分析27-29
• 3.3 定子磁鏈控制方案研究29-30
• 3.4 轉(zhuǎn)矩控制方案研究30-31
• 3.5 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)建模31-36
• 3.5.1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)31-32
• 3.5.2 定子磁鏈計(jì)算模型32-34
• 3.5.3 磁鏈與轉(zhuǎn)矩控制模型34-35
• 3.5.4 定子磁鏈扇區(qū)判斷模型35
• 3.5.5 電壓空間矢量選擇模型35-36
• 3.6 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析36-38
• 3.6.1 無干擾情況下仿真結(jié)果分析36
• 3.6.2 存在噪聲情況下仿真結(jié)果分析36-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第四章 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法研究39-49
• 4.1 隨機(jī)控制系統(tǒng)39
• 4.2 狀態(tài)估計(jì)問題的描述39-40
• 4.3 狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)40
• 4.4 最優(yōu)估計(jì)理論40-41
• 4.5 濾波算法的發(fā)展41-42
• 4.6 卡爾曼濾波算法42-45
• 4.6.1 卡爾曼濾波器問題42
• 4.6.2 卡爾曼濾波算法思想42-43
• 4.6.3 卡爾曼濾波器計(jì)算原型43-44
• 4.6.4 卡爾曼濾波基本方程44-45
• 4.7 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法45-47
• 4.7.1 利用泰勒展開式處理非線性模型的線性化方法45-46
• 4.7.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波流程46-47
• 4.8 本章小結(jié)47-49
• 第五章 EKF在無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究49-61
• 5.1 系統(tǒng)能觀性49
• 5.2 EKF設(shè)計(jì)49-53
• 5.2.1 離散化50-51
• 5.2.2 線性化51
• 5.2.3 基于EKF的電機(jī)狀態(tài)估計(jì)流程51-52
• 5.2.4 EKF實(shí)現(xiàn)52-53
• 5.3 異步電機(jī)不確定度分析53
• 5.4 基于EKF的無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)搭建53-54
• 5.5 EKF參數(shù)變化時(shí)轉(zhuǎn)速響應(yīng)魯棒性分析54-56
• 5.6 DTC系統(tǒng)仿真結(jié)果對(duì)比分析56-59
• 5.7 本章小結(jié)59-61
• 第六章 PSO算法辨識(shí)EKF噪聲模型研究61-69
• 6.1 PSO算法61-62
• 6.2 改進(jìn)PSO(IPSO)62-65
• 6.2.1 飛行策略優(yōu)化63
• 6.2.2 克服戀食行為63-64
• 6.2.3 完整IPSO算法流程64-65
• 6.3 IPSO優(yōu)化EKF過程65
• 6.4 IPSO算法收斂性分析65-66
• 6.5 DTC系統(tǒng)轉(zhuǎn)速魯棒性分析66-68
• 6.5.1 理想環(huán)境66-67
• 6.5.2 存在測量和系統(tǒng)噪聲67-68
• 6.6 總結(jié)68-69
• 第七章 基于STM32的EKF_DTC系統(tǒng)69-75
• 7.1 控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)分析69-71
• 7.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)71-74
• 7.2.1 主程序流程72-73
• 7.2.2 保護(hù)中斷服務(wù)子程序流程73
• 7.2.3 直接轉(zhuǎn)矩控制中斷服務(wù)子程序流程73-74
• 7.3 本章小結(jié)74-75
• 第八章 總結(jié)與展望75-77
• 8.1 全文總結(jié)75-76
• 8.2 展望76-77
• 致謝77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馬小亮;;矢量控制系統(tǒng)中異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的估算和測量[J];電氣傳動(dòng);2010年07期

2 羅辭勇;陳民鈾;;克服戀食行為的PSO算法改進(jìn)研究[J];控制與決策;2008年07期

3 陳碩,徎峰男,山田英二;感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的定子電阻在線辨識(shí)[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2003年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田飛;模糊控制在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[D];昆明理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：977559