一种基于神经网络逆的感应电动机解耦线性化改进策略

由于感应电动机运行过程中的参数变化,磁场定向控制和解析逆控制所实现的解耦线性化遭到破坏.为此,基于输出为转子磁链幅值和转速的电流控制型感应电动机模型,本文提出了一种神经网络逆解耦线性化方法,理论分析表明,此方法可以实现感应电动机系统的自适应解耦线性化,弱化转子磁链与转速之间的耦合,从而简化外环控制器的设计,进一步提高整个系统控制性能.最后,对采用所提解耦线性化方法的整个感应电动机控制系统进行仿真研究,仿真结果对比表明该解耦线性化方法是有效的.     

基于直接反馈线性化的异步电动机非线性控制

异步电动机是一个存在复杂耦合的非线性系统，该文应用直接反馈线性化理论，通过对输出方程的简单求导，得到所需的坐标变换和非线性状态反馈，实现了异步电动机系统的输入输出线性化，对于反馈线性化中重要的零动态问题进行了详细研究，保证了控制系统的稳定性，同时，系统分解成转速和磁链两个独立的最简线性子系统，实现了二者的动态完全解耦，仿真结果表明该文提出的方法具有优良的控制性能。     

矢量控制系统是异步电动机非线性解耦控制的一类实现

本文首先论述，在任意旋转座标系中，通过线性变换和线性反馈，可以把非线性多变量的逆变器一异步电动机系统分解为转速，转子磁链相位三个线性单变量的子系统，从而实现异步电机的解耦控制和精确线性化。经分析后证明，在静止两相座示系下，非线性解解耦控制就是磁链反馈型矢量控制；而在按磁场定向的旋转两相座标系下，就是转差型矢控制。从面表明，矢量控制系统电异步电动机非线性解耦控制的一类实现。     

基于神经网络逆系统理论无轴承异步电动机解耦控制

无轴承异步电动机是一个多变量、非线性、强耦合的系统,其径向力和转速之间存在交叉耦合,若要实现电动机转子稳定悬浮和运行,必须对电动机转速和径向力进行动态解耦控制。为此,本文提出了一种基于神经网络逆系统的无轴承异步电动机解耦控制方法。理论分析表明,此方法可以将无轴承异步电动机动态解耦成位移子系统、转速子系统和磁链子系统,从而简化外环控制器的设计,进一步提高整个系统的控制性能。最后,对采用所提解耦方法的整个无轴承异步电动机控制系统进行了仿真和初步的实验研究,结果验证了该解耦方法的有效性。     

基于转子磁场定向的磁悬浮异步电动机线性化解耦控制

根据磁悬浮异步电动机转子磁场定向下的数学模型,应用多变量非线性控制的状态反馈线性化方法,将多变量、强耦合的非线性系统解耦成转速、转子磁链及转子位置等彼此无耦合的线性子系统。采用专家PID控制器对解耦后的线性子系统进行控制器设计。仿真结果表明,系统具有良好的动静态性能,确保磁悬浮异步电动机的稳定悬浮。     

基于神经网络自适应PID的异步电动机定子磁场定向控制

针对异步电动机这一多变量、非线性、强耦合的控制对象, 提出了一种基于神经网络自适应PID控制器的异步电动机定子磁场定向解耦控制的新方法.采用定子磁场定向控制,以定子磁链作为反馈量,运用电流励磁分量解耦补偿环节,实现了定子磁场定向控制下电机转速与定子磁链间的解耦控制.同时为实现对异步电动机快速和精确控制,设计出用于异步电动机的神经网络自适应PID控制器,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重,实现自适应控制.实验结果表明:这种方法具有控制性能不受电机转子参数的影响,以及快速的转速和转矩响应的特点.     

基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统

从永磁同步电机的定子磁链模型出发，应用精确线性化理论，实现永磁同步电机输入输出线性化与解耦。将永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统，结合磁链扇区判断方法和线性化解耦后的实际系统输入来确定目标空间电压矢量，实现了永磁同步电机调速系统的转速和磁链动态解耦控制。仿真和实验结果表明，基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统具有理想的速度跟踪性、良好的鲁棒性和低速性。     

异步电机反馈线性化解耦控制

采用微分几何多输入、多输出线性化理论对多变量、非线性的异步电机进行线性化,最终得到两个相互独立的转子磁链和转子转速二阶子系统,实现了异步电机输入、输出的解耦。线性化后的系统采用线性系统状态反馈极点配置理论给予求解。仿真研究证实了,当转子磁链发生变化时,电机转速不会改变,实现了两者之间的解耦,系统具有良好的动静态性能。     

异步电动机定子磁链与电磁转矩的逆系统解耦控制方法

为了实现脉宽调制电压源型逆变器供电的异步电动机调速系统定子磁链和电磁转矩的动态解耦控制，基于逆系统理论提出了一种新型的解耦控制策略。根据异步电动机调速系统的动态数学模型，证明了其逆系统的存在性，在此基础上得到了逆系统的输入输出方程。把得到的逆系统和异步电动机调速系统相级联，从而将多变量、非线性、强耦合的控制对象解耦成了两个一阶线性子系统，分别称为转矩子系统和磁链子系统，利用线性控制理论对各个调节器进行了设计，实现了定子磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。使用Matlab软件进行了仿真实验，实验结果验证了控制方案的可行性。     

基于逆系统理论的感应电动机解耦控制的研究

应用多变量非线性控制的逆系统理论,对感应电动机变频调速这一多变量、非线性、强耦合的控制对象进行解耦控制,从而将其分解为转速和转子磁链两个线性子系统,并应用线性系统理论对其进行综合。研究表明,这种新的控制策略实现了感应电动机转速与转子磁链的动态解耦。论文的最后给出了仿真结果。     

High Performance IM Drive by Coordinate Control Using a Controlled Current Inverter

An induction motor drive which can replace a high performance dc motor drive in steel and paper mill applications has long been desired. The authors have brought this into reality by accurate coordinate control of a combination of a caged rotor induction motor and controlled current inverter. The concept of the improved coordinate control is that the exciting current and torque current are controlled independently by controlling slip and stator current vector. This is achieved by a coordinate transformation of the electrical quantities of an induction motor. A generalized coordinate control system and a method of compensating for variations in flux and torque resulting from a difference between actual constants and controller constants are described.     

Maximum torque control of stator-flux-oriented induction machinedrive in the field-weakening region

In a conventional stator-flux-oriented (SFO) induction machine drive system, the field-weakening method is used to vary the stator-flux reference in proportion to the inverse of the rotor speed. This paper investigates why the maximum torque capability cannot be obtained in a conventional SFO system. This paper proposes a new selection method of flux reference to obtain maximum torque capability in the field-weakening region by considering voltage, torque, and current limits. The proposed method is verified by simulation and experiment with a 5 hp induction motor drive     

Speed-sensorless direct torque control of induction motors using anadaptive flux observer

This paper presents a new sensorless induction motor drive. The drive uses an adaptive flux observer for speed estimation and the discrete-time direct torque control technique for torque and stator flux control. The adaptive flux observer uses a mechanical model to improve the behavior during speed transients. The estimated stator flux of the adaptive observer is used in the discrete-time direct torque control method to provide fast torque response combined with torque-ripple-free operation over the whole speed range. The sensorless drive system is capable of working from very low speed to high speed and exhibits good dynamic and steady-state performance. The steady-state and dynamic performance of the proposed sensorless drive using simulation and experimental results are demonstrated     

三相无轴承异步电机的磁场定向控制

为实现三相无轴承异步电机的高性能悬浮和驱动控制,研究了4极转矩系统和2极磁悬浮系统的磁场定向控制问题.首先对转矩系统的气隙磁场定向和转子磁场定向控制进行了对比分析,然后分析了磁悬浮系统的磁场定向控制策略和非定极转子的感应补偿问题;最后,根据三相无轴承异步电机的运行控制特点,转矩系统采用了转子磁场定向、悬浮系统采用了气隙磁场定向和感应补偿的组合控制策略,对三相无轴承异步电机的控制系统进行了仿真和实验分析.结果表明:在额定转速范围内,可实现可靠的悬浮控制和良好的解耦控制性能.所采用的磁场定向控制策略是可行的.     

On-Line Efficiency Optimization of a Variable Frequency Induction Motor Drive

The problems associated with the implementation of an optimal efficiency controller in variable frequency induction motor drives are examined. A simple method for minimizing, on-line, the global system losses is presented. This method is based on the adaptive control of the rotor flux in a field-oriented drive system. The effectiveness of this control strategy is verified using digital simulation.     

基于解耦策略的直线感应牵引电机法向力自适应最优控制

中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构,该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响,因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。该文充分考虑边缘效应的影响,建立了直线感应牵引电机的数学模型。将推力与磁通进行解耦,并分析磁通、推力与电流控制环节的非线性与时变性,提出了神经自适应控制的设计方法。分析了法向力的组成与特性,得出其数学表达式,以推力与磁通解耦为基础,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现直线感应牵引电机的损耗最优控制。计算机仿真与实验对所提控制策略与传统控制策略进行对比,验证了该方法在典型工况下的有效性。     

电流控制电压源逆变器驱动的感应电机逆解耦控制

在转子磁链坐标系下,以电流控制电压源逆变器供电驱动电机运行.通过在电流内环采用高增益控制器,感应电机模型中的2个定子电流分量可近似为定子参考电流,从而可忽略定子电流动态特性的影响,将以定子电压为控制量的感应电机四阶模型降阶成以定子电流为控制量的二阶模型.采用状态反馈线性化方法求得感应电机的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的感应电机动态解耦成转速与转子磁链2个一阶子系统.在此基础上,设计一种积分比例(IP)控制器对解耦子系统进行闭环控制.电流内环采用滞环比较器,直接获得PWM信号,控制逆变器实现电流跟踪,从而使调速系统具有快速的动态响应性能.仿真结果验证所提控制方案的有效性和优越性.