驱动连铸结晶器的交流永磁同步电机自适应模糊控制研究

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本文以伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动控制系统为背景,以交流伺服电机(永磁同步电机)为研究对象,对永磁同步电机(PMSM)控制系统进行了自适应模糊控制算法的研究。采用非正弦波形为振动信号,既可改善铸件表面质量,又能降低能源和物资消耗;而永磁同步电机由于其控制简单灵活,易于维护,得到了广泛的应用,它便于应用在流间距较小的多流连铸机,可在连铸领域推广应用。首先,给出永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理,并对模糊控制理论做了介绍,为后面的分析和设计奠定了理论基础。然后,结合永磁同步电机的数学模型,充分考虑其在实际运行中的参数摄动和不确定性,针对它的转速跟踪控制问题,提出了自适应模糊Backstepping控制算法。对负载扰动、粘性摩擦系数和转动惯量采用自适应算法进行估计,利用自适应模糊来处理定子电阻和电枢电感的参数摄动带来的不确定性。并用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。对永磁同步电机控制系统进行了仿真,并与常规PI控制进行对比,验证了该方法的有效性。最后,针对存在参数摄动和不确定性的永磁同步电机控制问题,将自适应模糊和动态滑模控制相结合,设计了一种直接自适应模糊动态滑模控制器。分别针对位置环和电流环选取动态滑模切换函数,并设计出控制律,再构造直接自适应模糊控制器逼近控制律中因不确定性和参数摄动引起的未知项。最后结合永磁同步电机驱动的连铸结晶器非正弦振动系统中对电机的实际要求,对永磁同步电机控制系统进行了仿真。仿真结果验证了该方法的有效性。
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