【摘要】：永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高和運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床研究領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,然而永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、多變量、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。為了滿足在復(fù)雜工作環(huán)境下高可靠性的控制要求,需要解決參數(shù)攝動(dòng)、外部擾動(dòng)等不確定性因素所帶來的諸多問題,這些問題在一定的條件下直接影響著控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,即混沌現(xiàn)象。為了滿足工程應(yīng)用的需求,迫切需要在永磁同步電機(jī)混沌控制方法上有所突破,以保證永磁同步電機(jī)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中穩(wěn)定運(yùn)行。本文以數(shù)控機(jī)床中永磁同步電機(jī)混沌控制系統(tǒng)為研究對象,在“973”項(xiàng)目“數(shù)學(xué)機(jī)械化方法及其在數(shù)字化設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用”的資助下,開展了混沌反推同步控制、混沌脈沖同步控制、混沌模糊同步控制以及混沌模糊脈沖同步控制等非線性控制策略的相關(guān)研究,探討永磁同步電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的混沌同步控制方法以及如何設(shè)計(jì)簡單實(shí)用的控制器,具有理論與工程應(yīng)用雙重價(jià)值。首先建立永磁同步電機(jī)的混沌數(shù)學(xué)模型,并研究永磁同步電機(jī)的混沌行為,研究表明,永磁同步電機(jī)對輸入?yún)?shù)非常敏感,當(dāng)參數(shù)落入某個(gè)區(qū)域時(shí),永磁同步電機(jī)會(huì)產(chǎn)生混沌現(xiàn)象,由于這種混沌現(xiàn)象對于永磁同步電機(jī)來說是非常有害的,應(yīng)該給予抑制�；谶@點(diǎn),本文研究的重點(diǎn)是對永磁同步電機(jī)中的混沌現(xiàn)象實(shí)施混沌同步控制。另外,系統(tǒng)可能由于機(jī)械磨損,建模誤差,或者測量誤差導(dǎo)致參數(shù)的不確定性,于是,在研究的過程中主要考慮了參數(shù)不確定的情況,針對參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī),分析了混沌現(xiàn)象的存在。同時(shí)研究了用Poincare映射和李雅普諾夫指數(shù)來分析非線性系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象,這為分析非線性系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象提供了新的工具。然后對數(shù)控機(jī)床中永磁同步電機(jī)非線性混沌同步控制策略進(jìn)行研究,主要做了以下工作：(1)研究參數(shù)固定的永磁同步電機(jī)混沌反推同步控制策略,以李雅普諾夫穩(wěn)定性理論和非線性反推理論為基礎(chǔ),針對數(shù)控機(jī)床中永磁同步電機(jī)的混沌數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)出了反推同步控制器。其設(shè)計(jì)參數(shù)少,便于工程實(shí)現(xiàn)；另外反推同步控制是從Lyapunov穩(wěn)定性出發(fā)來設(shè)計(jì)的,因此能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2)針對混沌反推同步控制在參數(shù)不確定的情況下控制精度不高,提出參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī)混沌脈沖同步控制策略,運(yùn)用脈沖控制方法完成系統(tǒng)同步,根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性原理以及脈沖控制相關(guān)理論,給出永磁同步電機(jī)混沌系統(tǒng)脈沖同步的穩(wěn)定判據(jù),得到了參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定和指數(shù)穩(wěn)定的充分條件,通過理論分析和數(shù)值仿真驗(yàn)證該方法的有效性。進(jìn)一步證明,該方法具有控制能量小、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。(3)針對設(shè)計(jì)的脈沖同步控制器的脈沖時(shí)間間隔難以準(zhǔn)確確定,提出參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī)混沌模糊同步控制策略,首先確定模糊同步控制的數(shù)學(xué)模型,然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制規(guī)則,并研究其穩(wěn)定性,得到參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī)漸近穩(wěn)定和全局穩(wěn)定的充分條件,基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,設(shè)計(jì)參數(shù)不確定永磁同步電機(jī)模糊同步控制器。最后針對上面的研究結(jié)果,進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬,數(shù)值實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)所研究結(jié)果的有效性。(4)在研究脈沖同步控制和模糊同步控制的基礎(chǔ)上,提出模糊脈沖同步控制的混沌數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)一種能夠綜合利用脈沖同步控制和模糊同步控制優(yōu)點(diǎn)的控制器,并研究其穩(wěn)定性,得出參數(shù)不確定的永磁同步電機(jī)的漸近穩(wěn)定的充分條件。最后數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明所得的結(jié)果對于永磁同步電機(jī)的穩(wěn)定性控制是有效的�？偠灾�,本文把非線性反推理論、脈沖同步理論、模糊同步理論引入到永磁同步電機(jī)系統(tǒng)是很好的思想,利用反推理論、脈沖微分方程的基本理論、模糊同步控制的基本理論和Lyapunov穩(wěn)定性理論,研究在反推同步控制、脈沖同步控制、模糊同步控制以及模糊脈沖同步控制框架下的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定問題,為永磁同步電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。最后總結(jié)分析論文在混沌同步控制研究中的成果和不足,并指出進(jìn)一步的研究方向。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659;TM341
【圖文】：

系統(tǒng)的線性變換而發(fā)生改變，因此該指數(shù)可作為系統(tǒng)混l柼匭緣目煽慷攘�。利辶x嫌美鈦牌張搗虻畝ㄒ搴蛻廈娓ǖ撓來磐降緇問掄媯傻米畬罄鈦牌張靛義戲蛑甘跡繽跡玻顧荊保у澹藉澹玻笆畢低車淖畬罄鈦牌張搗蛑甘孀攀奔湓黽渝義隙榷ㄇ饔詿笥諏愕鬧擔(dān)ɑ埃埃埃擔(dān)得饗低炒υ諢靰狀態(tài)。當(dāng)；＾邋＝邋１０時(shí)系統(tǒng)的逡逑最大李雅普諾夫指數(shù)為－０．０００２，系統(tǒng)處在有序軌道上。逡逑４邋■逡逑３邋■邐－逡逑香２邐，＝泌邐－逡逑ｒＬ＿—邐＾邐—逡逑ｇｏ－邐邋邋：逡逑１／邋／邋：逡逑ｇ邐ｙｓｉｏ逡逑１－２逡逑－３邋■邐－逡逑－４逡逑？５邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邐Ｉ逡逑０邐５００邐１０００邋１５００邋２０００邋２５００邋３０００邋３５００邋４０００邋４５００邋５０００逡逑ｔ逡逑圖２．９永磁同步電機(jī)最大李雅普諾夫指數(shù)逡逑２邋NB本章小結(jié)逡逑本章首先討論了永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，通過仿射變換和時(shí)標(biāo)變換對永磁逡逑同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行變換，建立了適用于進(jìn)行混濁現(xiàn)象分析的永磁同步電機(jī)逡逑混沛模型。仿射變換和時(shí)標(biāo)變換均為線性變換，變換后的混沛模型仍保持永磁逡逑同步電機(jī)的特性。從永磁同步電機(jī)特性可Ｗ看到，通過適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的某些參逡逑數(shù)

系統(tǒng)的線性變換而發(fā)生改變，因此該指數(shù)可作為系統(tǒng)混l柼匭緣目煽慷攘�。利辶x嫌美鈦牌張搗虻畝ㄒ搴蛻廈娓ǖ撓來磐降緇問掄媯傻米畬罄鈦牌張靛義戲蛑甘跡繽跡玻顧荊保у澹藉澹玻笆畢低車淖畬罄鈦牌張搗蛑甘孀攀奔湓黽渝義隙榷ㄇ饔詿笥諏愕鬧擔(dān)ɑ埃埃埃擔(dān)�，说灭嫷统处哉熿}狀態(tài)。當(dāng)；＾邋＝邋１０時(shí)系統(tǒng)的逡逑最大李雅普諾夫指數(shù)為－０．０００２，系統(tǒng)處在有序軌道上。逡逑４邋■逡逑３邋■邐－逡逑香２邐，＝泌邐－逡逑ｒＬ＿—邐＾邐—逡逑ｇｏ－邐邋邋：逡逑１／邋／邋：逡逑ｇ邐ｙｓｉｏ逡逑１－２逡逑－３邋■邐－逡逑－４逡逑？５邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邐Ｉ逡逑０邐５００邐１０００邋１５００邋２０００邋２５００邋３０００邋３５００邋４０００邋４５００邋５０００逡逑ｔ逡逑圖２．９永磁同步電機(jī)最大李雅普諾夫指數(shù)逡逑２邋NB本章小結(jié)逡逑本章首先討論了永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，通過仿射變換和時(shí)標(biāo)變換對永磁逡逑同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行變換，建立了適用于進(jìn)行混濁現(xiàn)象分析的永磁同步電機(jī)逡逑混沛模型。仿射變換和時(shí)標(biāo)變換均為線性變換，變換后的混沛模型仍保持永磁逡逑同步電機(jī)的特性。從永磁同步電機(jī)特性可Ｗ看到，通過適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的某些參逡逑數(shù)

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本文編號：2729151