基于最优模糊PID永磁同步电机调速系统的研究与实现.pdf

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1、分类号密级基于最优模糊PID永磁同步电机调速系统的研究与实现研究生姓名：廖雄志指导教师姓名、职称：文定都教授学科专业：电力电子与电力传动研究方向：现代电力电子技术及系统二〇一八年四月十五日摘要由于永磁同步电机具有非线性、多变量，强耦合的特点，而传统的PID控制器无法满足交流调速系统更高的性能要求。本文在传统的PID控制基础上提出了模糊PID控制技术，移植传统PID控制与模糊控制的优点，并且为了优化模糊PID控制在线更改的控制参数，提出了最优控制的策略，即通过评价函数优化控制参数。该调速系统不仅可以在线修改PID的控制参数，而且还

2、可以在线优化控制参数，具有更好的灵活性以及控制性能。本文的主要研究工作以及成果如下：(1)分析了永磁同步电机的结构、原理、以及坐标变换，剖析了空间电压矢量脉宽调制的基本原理以及实现方法，采用id=0的矢量控制策略，并且转速环在传统的PID控制基础上，借鉴了模糊控制技术以及最优控制的思想，建立了最优自适应模糊PID控制、模糊PID控制以及传统PI控制的仿真模型。(2)针对摩擦在实际交流调速系统中有不可忽略影响的问题，该调速系统提出了摩擦补偿的方案，通过把摩擦引起的转矩直接叠加到电磁转矩上，提高系统的动态性能。针对检测信号存在杂乱信

3、号干扰的问题，该调速系统设计了一阶滤波器，提高系统的控制精度。(3)实现了以TMS320F2812为核心的相关控制电路以及功率驱动电路，并且用软件实现了空间电压矢量脉宽调制的生成模块以及最优自适应模糊PID控制的算法，搭建了实验平台。仿真结果表明了最优自适应模糊PID矢量控制系统比模糊PID控制系统以及传统的PI矢量控制系统具有更好的静态特性与动态特性；实验结果既说明了最优自适应模糊PID永磁同步电机调速系统的可行性，又证明了空间电压矢量脉宽调制的有效性，还表明了该交流调速系统具有良好的静态特性与动态特性。关键字：永磁同步电机，

4、最优控制，模糊PID，空间电压矢量脉宽调制，TMS320F2812IABSTRACTAsthepermanentmagnetsynchronousmotorhasthecharacteristicsofnon-linear,multi-variableandstrongcoupling,thetraditionalPIDcontrollercannotmeetthehigherperformancerequirementsoftheACspeedregulationsystem.Inthispaper,thefuzzyPIDco

5、ntroltechnologybasedonthetraditionalPIDcontrolisputforwardandcombinestheadvantagesofthetraditionalPIDcontrolandfuzzycontrol,andinordertooptimizethefuzzyPIDcontrolon-linechangeofthecontrolparameterstoputsforwardtheoptimalcontrolstrategy,Inotherwords,controlparametersa

6、reoptimizedthroughtheevaluationfunction.ThespeedcontrolsystemcannotonlymodifythePIDcontrolparametersonline,butalsooptimizethecontrolparametersonline,withbetterflexibilityandcontrolperformance.Themainresearchworkandachievementsofthispaperareasfollows:(1)Thestructure,p

7、rincipleandcoordinatetransformationofpermanentmagnetsynchronousmotorareanalyzed.Thebasicprincipleandimplementationmethodofspacevoltagevectorpulsewidthmodulationareanalyzed.Thevectorcontrolstrategywithid=0isadopted,andthespeedloopisbasedonthetraditionalPIDcontrol,comb

8、iningwiththefuzzycontroltechnologyandtheideaofoptimalcontrol.TheoptimaladaptivefuzzyPIDcontrolandfuzzyPIDcontrolandthetraditionalPI