發(fā)布時間：2020-08-12 00:46

【摘要】：直流電機(jī)系統(tǒng)在新能源發(fā)電、電動汽車等精密調(diào)速與定位領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,研究設(shè)計(jì)具有良好動、靜態(tài)特性的直流電機(jī)控制算法具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以Buck變換器驅(qū)動的直流電機(jī)系統(tǒng)為研究對象,研究面向干擾抑制的先進(jìn)模型預(yù)測控制策略。論文的主要研究內(nèi)容如下:一、介紹驅(qū)動調(diào)速一體式的直流電機(jī)的基本工作原理,并分別建立了Buck變換器驅(qū)動電路和直流電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)兩部分的相互作用關(guān)系建立驅(qū)動調(diào)速一體式直流電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,通過對系統(tǒng)的狀態(tài)量的假設(shè)以及相應(yīng)的坐標(biāo)變換建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。二、設(shè)計(jì)并搭建基于DSPACE的直流電機(jī)控制算法測試平臺。設(shè)計(jì)基于DS1103板卡的硬件資源及接口,主要包括了直流電機(jī)驅(qū)動模塊,轉(zhuǎn)速檢測模塊以及電壓電流檢測模塊、PWM輸出模塊等。并搭建MATLAB/Simulink仿真框圖,配置RTI庫中模塊的選擇及參數(shù)的設(shè)置模式。三、基于驅(qū)動調(diào)速一體式直流電機(jī)的狀態(tài)空間模型,設(shè)計(jì)基于狀態(tài)觀測的增量式模型預(yù)測輸出反饋控制器,實(shí)現(xiàn)了對直流電機(jī)角速度的無靜差跟蹤控制。通過在MATLAB/Simulink中搭建控制系統(tǒng)框圖對該控制算法進(jìn)行仿真,結(jié)果證明了該方法的可行性以及處理負(fù)載轉(zhuǎn)矩這類干擾的有效性。將這種控制器應(yīng)用在驅(qū)動調(diào)速一體式的直流電機(jī)系統(tǒng)中獲得了很好的動、靜態(tài)性能。四、以驅(qū)動調(diào)速一體式直流電機(jī)的四階狀態(tài)空間模型為研究對象,研究設(shè)計(jì)直接驅(qū)動式直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的新型離散模型預(yù)測控制器。首先,基于狀態(tài)空間模型設(shè)計(jì)降階的廣義比例積分(Generelized Proportional Integral,GPI)觀測器估計(jì)狀態(tài)空間模型中的狀態(tài)量和集總干擾。其次,將GPI觀測器給出的狀態(tài)和集總擾動估計(jì)用于轉(zhuǎn)速預(yù)測,對四階的狀態(tài)空間模型設(shè)計(jì)相應(yīng)的帶輸入約束的離散模型預(yù)測控制器。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提控制方法的可行性,以及在提高系統(tǒng)抗干擾性能方面的有效性。五、將上述兩種模型預(yù)測控制器在基于DSPACE實(shí)時控制系統(tǒng)搭建的驅(qū)動調(diào)速一體式直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測控制、增量式模型預(yù)測控制等方法相比,基于GPI觀測器的模型預(yù)測控制方法對各種干擾和不確定性表現(xiàn)出更好的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;U469.72
【圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文器的基本原理及數(shù)學(xué)模型換器的基本原理能夠?qū)斎腚妷哼M(jìn)行降壓變換，使得變換器的輸出電壓的，Buck 變換器的基本電路圖如圖 2.1 所示。

基本原理輸入電壓進(jìn)行降壓變換，使得變換器的輸出 變換器的基本電路圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 Buck 變換器的電路圖分有：一個開關(guān)管（比如 GTR、MOSFET、電容組成的低通濾波網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載電阻。開關(guān)通關(guān)斷的開關(guān)。

為導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，令onT 表示開關(guān)VT 導(dǎo)通關(guān)管單位工作時鐘周期，則可得.on offT T TVT 導(dǎo)通，變換器的等效電路如圖 2.3（a）所示：阻提供電壓，電容、電感儲能。輸出電壓ov 不變，記為oV 。當(dāng)開關(guān)VT 導(dǎo)通時，電感的電流呈線性上升趨勢，流過二極管的電電感電流的增量由下式計(jì)算得到：000 0onTo oL onE V E Vi dt TL L T 導(dǎo)通期間電感電流的增量，0L 表示電感的電感

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本文編號：2789788