亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于滑模觀測器和準(zhǔn)觀測器的感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速辨識方法研究

        2022-06-16 14:18:16蘭媛媛
        裝備制造技術(shù) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:激磁磁鏈觀測器

        李 曦,鮮 博,蘭媛媛,王 琪

        (桂林航天工業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院,廣西 桂林 541000)

        0 引言

        感應(yīng)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固實用、維護方便、成本低廉的特點,在電動汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]。然而,在感應(yīng)電機高性能閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速的反饋信號至關(guān)重要。通常需要使用旋變獲取轉(zhuǎn)速反饋信息,然而同時卻引入了一系列問題。首先旋變需要與電機輸出軸同軸安裝,使得電機軸向體積增大,破壞了感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)簡單、維護方便的特點,同時若安裝不當(dāng),會影響轉(zhuǎn)速測量精度。其次旋變輸出側(cè)為模擬信號,需要對應(yīng)的解碼芯片將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號以便后續(xù)處理,使得控制系統(tǒng)變得更為復(fù)雜且成本增加。再次,旋變往往會受到極端工作環(huán)境的影響,在高溫、強磁場、高濕度的條件下,其測量精度和使用壽命都會受到影響。針對上述問題,無速度傳感器已經(jīng)成為感應(yīng)電機控制重要的技術(shù)需求之一[5-7]。

        目前,科研人員已提出了多種感應(yīng)電機的無速度傳感器技術(shù)實現(xiàn)方法,總體可以分為兩類,基于非理想化模型和基于理想化模型的方法[8]。前者最典型的應(yīng)用是信號注入法,該方法在電機低速運行時具有十分優(yōu)異的控制性能,但需要對電機進行重新改造,還存在高頻噪聲干擾的問題。實際工程中往往采用基于理想化模型的方法,該方法的觀測精度受制于電機參數(shù)的準(zhǔn)確性和外界環(huán)境的條件。因此,觀測器的魯棒性是保證無速度傳感器感應(yīng)電機控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵?;S^測器法因?qū)ο到y(tǒng)精度、數(shù)學(xué)模型精度要求低,設(shè)計靈活,對外部擾動具有較強的魯棒性,成為當(dāng)前研究的熱點[9-10]。同時,很多學(xué)者將滑模觀測器和其他算法結(jié)合使用,演化出了多種結(jié)構(gòu),其觀測性能也有了顯著提升[11-12]。然而在這些結(jié)構(gòu)中,多數(shù)都需要對電機磁鏈進行觀測,從而達到估計轉(zhuǎn)速的目的。

        為此研究了一種無需對轉(zhuǎn)子磁鏈進行觀測的感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速辨識方法[13]。首先利用激磁電流向量iM簡化感應(yīng)電機矢量控制Γ型等效電路,繼而建立激磁電流向量iM的狀態(tài)方程,接著構(gòu)建關(guān)于激磁電流向量im的滑模觀測器,當(dāng)滑模觀測器收斂時,可以得到等效滑??刂屏縐eq,并據(jù)此構(gòu)建一個準(zhǔn)觀測器,通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論得到轉(zhuǎn)速的自適應(yīng)律,從而得到感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的觀測值。最終通過Matlab/Simulink仿真驗證該方案具有較好的穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能和參數(shù)魯棒性。

        1 感應(yīng)電機數(shù)學(xué)模型

        在感應(yīng)電機的靜止坐標(biāo)系,電壓和磁鏈方程的表達式為:

        式中,νs為定子電壓向量,is為定子電流向量,ir為轉(zhuǎn)子電流向量,φs為定子磁鏈向量,φr為轉(zhuǎn)子磁鏈向量,為φs的微分,為φr的微分,Rs為定子電阻,Rr為轉(zhuǎn)子電阻,Ls為定子電感,ωr為轉(zhuǎn)速,j為虛部單位。

        圖1為感應(yīng)電機矢量控制的型等效電路,其中σ為漏磁系數(shù),。

        圖1 感應(yīng)電機的型等效電路

        如圖1所示,由基爾霍夫電流定律可得:

        式中,iM為感應(yīng)電機的激磁電流。

        將公式(2)代入公式(1)中并化簡,可得激磁電流向量iM在靜止αβ坐標(biāo)系的狀態(tài)方程為:

        式中,τr為轉(zhuǎn)子時間常數(shù),τr=Lr/Rr,iMα為激磁電流向量iM在α軸的分量,iMβ為激磁電流向量iM在β軸的分量,為iMα的微分,為iMβ的微分。

        同時,在圖1中,由基爾霍夫電壓定律可得:

        式中,為定子電流向量is的微分,為激磁電流向量iM的微分。

        對公式(4)進行積分運算,并將激磁電流向量iM在靜止αβ坐標(biāo)系進行展開,可得:

        以上描述了兩種獲得激磁電流的方法。公式(3)通過感應(yīng)電機定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈之間的關(guān)系推導(dǎo)獲得,需要電機的轉(zhuǎn)速信息作為輸入,公式(5)通過感應(yīng)電機型等效電路定子側(cè)的基爾霍夫電壓定律獲得,不需要電機的轉(zhuǎn)速信息作為輸入。據(jù)此可設(shè)計基于激磁電流的滑模觀測器,獲得含有轉(zhuǎn)速信息的等效滑模控制量。

        2 轉(zhuǎn)速觀測器設(shè)計

        2.1 激磁電流觀測器設(shè)計

        以公式(5)獲得的激磁電流為參考變量,對公式(3)設(shè)計滑模觀測器為:

        式中,U0為滑??刂坪瘮?shù)增益,U0>0,sign為符號函數(shù)。

        通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論,可證該激磁電流滑模觀測器的收斂性。定義李雅普諾夫函數(shù)為:

        對該函數(shù)求導(dǎo)可得:

        將式(6)與式(3)相減可以得到激磁電流觀測誤差的動態(tài)表達式:

        將公式(8)和公式(11)代入公式(10)中,可得:

        當(dāng)滑??刂坪瘮?shù)增益U0足夠大時,此時<0,滑動模型將收斂到滑模面上,可得:

        此時,將公式(13)代入公式(11)中,對滑??刂坪瘮?shù)U低通濾波后可得等效滑??刂屏縐eq,等效滑??刂屏縐eq在靜止αβ坐標(biāo)系的表達式為:

        2.2 等效滑??刂屏繙?zhǔn)觀測器設(shè)計

        考慮到轉(zhuǎn)速等機械量的動態(tài)變化相比于電流、磁鏈等電氣量的變化較慢,在電氣時間范圍內(nèi)可假設(shè)=0,對式(14)進行微分可得

        對公式(15)構(gòu)建準(zhǔn)觀測器,其表達式為:

        將公式(16)減公式(15)可得等效滑??刂屏坑^測誤差的動態(tài)方程。

        定義李亞普諾夫函數(shù)為:

        對李亞普諾夫函數(shù)Q求微分得:

        式中,Q為的微分,為的微分。

        將公式(17)代入公式(19)中得:

        準(zhǔn)觀測器的增益K>0,為滿足李亞普諾夫穩(wěn)定性條件,令:

        將公式(21)代入公式(20)中得:

        此時,在自適應(yīng)率(21)和準(zhǔn)觀測器增益K>0的作用下,公式(22)小于0,eα和eβ收斂為0。

        由于令轉(zhuǎn)速的微分ω˙r=0,對公式(21)進行積分運算后可得轉(zhuǎn)速的觀測值。

        3 仿真結(jié)果分析

        為了驗證上述所提方法的準(zhǔn)確性,在MATLAB/Simulink搭建基于滑模觀測器和準(zhǔn)觀測器的感應(yīng)電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

        圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        其中,仿真電機的參數(shù)為:額定功率p N=2 kW,額定電壓UN=380 V,轉(zhuǎn)子電阻Rr=5.9Ω,定子電阻Rs=7Ω,勵磁電感Lm=0.55 H,轉(zhuǎn)子電感Lr=0.58 H,定子電感Ls=0.00227 H,極對數(shù)p=2,額定頻率fN=50 Hz。

        在圖2中,滑模觀測器和準(zhǔn)觀測器的轉(zhuǎn)速辨識結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。其中,滑模觀測器的參數(shù)K和準(zhǔn)觀測器的參數(shù)U0取值會影響轉(zhuǎn)速辨識效果。取值越大,系統(tǒng)收斂速度越快,但同時會使轉(zhuǎn)速抖振現(xiàn)象明顯。因此,通過多次整定確定滑模觀測器中參數(shù)的給定值,U0=2000,準(zhǔn)觀測器參數(shù)的給定值K=8000。

        圖3 轉(zhuǎn)速辨識結(jié)構(gòu)圖

        在感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型中,轉(zhuǎn)子電阻由于受到溫度的影響,最易發(fā)生改變。在圖5中,轉(zhuǎn)子電阻由原始阻值變化至百分之五十,轉(zhuǎn)速ωr由0 rad/s階躍至100 rad/s,在該閉環(huán)仿真波形中,可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電阻Rr的變化對轉(zhuǎn)速觀測結(jié)果無影響,控制系統(tǒng)對轉(zhuǎn)子電阻具有較好的魯棒性。較好地跟蹤參考轉(zhuǎn)速,激磁電流觀測值和等效

        圖4 轉(zhuǎn)速指令斜坡響應(yīng)過程

        圖5 轉(zhuǎn)子電阻魯棒性仿真圖

        4 結(jié)語

        以感應(yīng)電機的型等效電路的激磁電流為狀態(tài)量構(gòu)建了滑模觀測器,并通過對其等效滑??刂屏康臏?zhǔn)觀測器設(shè)計獲得轉(zhuǎn)速信息。該方法無需對電機磁鏈信息進行觀測,為感應(yīng)電機無速度傳感器的設(shè)計提供了一種新的思路。同時為了驗證該方案的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能,論文以Matlab/Simulink為仿真平臺,驗證了該方案的穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能以及轉(zhuǎn)子魯棒性。

        猜你喜歡
        激磁磁鏈觀測器
        基于副邊激磁觀點推導(dǎo)變壓器基本方程組
        防爆電機(2022年3期)2022-06-17 01:40:58
        變壓器和異步機激磁磁勢研究
        防爆電機(2022年2期)2022-04-26 13:57:02
        500kV變壓器保護過激磁告警問題討論
        汽車交流發(fā)電機激磁繞組電路保護裝置
        一種弱磁擴速下的異步電機磁鏈觀測和速度辨識
        基于觀測器的列車網(wǎng)絡(luò)控制
        基于非線性未知輸入觀測器的航天器故障診斷
        一種基于簡化MRAS無速度傳感器的永磁電機EKF磁鏈辨識
        基于干擾觀測器的PI控制單相逆變器
        基于虛擬磁鏈的STATCOM直接功率控制研究
        91亚洲免费在线观看视频 | 激情综合丁香五月| 蜜桃臀无码内射一区二区三区| 亚洲熟女av中文字幕网站| 国产精品午夜高潮呻吟久久av | 日本熟女精品一区二区三区| 免费人成网站在线观看欧美| 真人男女做爰无遮挡免费视频| 中文人妻av大区中文不卡| 韩国日本一区二区在线| 国产乱人伦av在线a麻豆| 色老汉免费网站免费视频| 国产亚洲美女精品久久久2020| 开心五月骚婷婷综合网| 影音先锋色小姐| 久久精品第九区免费观看| 丰满熟妇乱子伦| 97日日碰人人模人人澡| 中文字幕国产亚洲一区| 日韩av无卡无码午夜观看| 国产99视频精品免视看7 | 国产成人精品白浆久久69| 美女扒开内裤让男生桶| 人妻丰满熟妇av一区二区| 国产美女一区三区在线观看| 日本大胆人体亚裔一区二区| 手机在线免费看av网站| 精品国产亚洲av高清大片| 无码少妇精品一区二区免费动态| 激情丁香婷婷| 丰满人妻被猛烈进入中文字幕护士 | 综合激情五月三开心五月| 中文字幕亚洲乱码熟女1区| 久久久久人妻精品一区蜜桃 | 自由成熟女性性毛茸茸应用特色 | 久久国产精品美女厕所尿尿av| 中文无码伦av中文字幕| 欧美丰满熟妇bbbbbb百度| 国产免费人成网站在线播放| 亚洲男人天堂黄色av| 国语自产偷拍精品视频偷|