感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計

1、學(xué) 生 姓 名學(xué) 生 姓 名：學(xué)號學(xué)號 ：指 導(dǎo) 教 師指 導(dǎo) 教 師：年級年級：專業(yè)專業(yè)：所 在 學(xué) 院所 在 學(xué) 院：感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 1 1 緒論緒論1.1 概述概述 1.在當(dāng)代異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，精確觀測電動機(jī)的磁鏈?zhǔn)窍到y(tǒng)獲得高性能的前提條件。2.對感應(yīng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能控制是我們在交流傳動領(lǐng)域當(dāng)中研究的重要內(nèi)容。 1.2 設(shè)計意義與目的設(shè)計意義與目的 感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測研究工作對于保證百姓生活、科技發(fā)展、國家富強(qiáng)起到非常關(guān)鍵的作用，對我國電機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)一步研究具有十分重要的意義。2 2 2 2 2 23 33 31.3 技術(shù)路線技術(shù)路線 1.分析原始資料，在

2、滿足安全、可靠、準(zhǔn)確基本要求的前提下，進(jìn)行分析計算設(shè)計。2.分析感應(yīng)電動機(jī)的狀態(tài)方程，在兩相坐標(biāo)系上給出以定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈作為狀態(tài)時感應(yīng)電動機(jī)的狀態(tài)方程。3.給出觀測器的具體設(shè)計，使得觀測器狀態(tài)與被觀測系統(tǒng)狀態(tài)誤差被限制在一個界內(nèi)。4.通過求解LMI(linear matrix inequality)，可得到觀測器的增益值，成功的實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)電動機(jī)磁鏈的有限時間觀測。5.通過計算機(jī)MATLAB仿真驗(yàn)證該方法的有效性。2 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 2.1 三相感應(yīng)電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型三相感應(yīng)電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型 矢量控制又被稱為磁場定向控制,主要內(nèi)容是將感應(yīng)電動機(jī)處于三相坐標(biāo)系下的定子交流 iA 、iB 、iC

3、 ,通過 Clarke變換,等效成在兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 i 、i而后等效成在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 id, iq ,模仿直流電動機(jī)的控制方法,進(jìn)而求得直流電機(jī)的控制量,最終經(jīng)由坐標(biāo)反變換,成功地實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)電機(jī)的控制。（1）磁鏈方程：rqrdsqsdrmmmssrqrdsqsdiiiiLLLLLLLL000000002 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型（2）感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程：rddqrrqrqrrqrqdqrrdrdrrdsddqssqsqssqsqdqssdsdssdPiRuPiRuPiRuPiRu通過（1）、（2）得到dq坐標(biāo)系上的電壓-電流方程：rqrdsqsdrrrdqrmmdqrdqr

4、rrmdqrmmmdqsssdqsmdqsmsdqsssrqrdsqsdiiiiPLRLPLLLPLRLPLPLLPLRLLPLLPLRuuuu經(jīng)過計算可以得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電壓-電流方程為dq軸相對于轉(zhuǎn)子的角速度sdqr1代入rqrdsqsdrrrsmmsrsrrmsmmmsssmmsssrqrdsqsdiiiiPLRLPLLLPLRLPLPLLPLRLLPLLPLRuuuu11112 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 3 感應(yīng)電動機(jī)的狀態(tài)方程感應(yīng)電動機(jī)的狀態(tài)方程sqsdrrrqrdsqsdrrmmmrrmrqrdsqsduuLLiiHEGEHGLRLLFLLRLFEii00000000001rqrds

5、qsdsqsdiiii000010012mrrrsLLRLRFrrmmrsLRLLLLG)(2rrmrsLRLLLH)(2dqr以定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈作為狀態(tài)時的狀態(tài)方程4 轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 狀態(tài)觀測器示意圖xCyGyBuxGCAx)(觀測器形式：分塊uBxxAAAAxx012122211211211212222xAxAx212xAz 210 xxIyGzxAxGAAx121212222參照觀測器方程)()()(22txtxte驗(yàn)證趨近于零驗(yàn)證成功4 轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 選取參數(shù),通過線性矩陣不等式的求解和相關(guān)計算可以

6、得到觀測器方程的數(shù)值。在Matlab軟件中進(jìn)行仿真。 參考原始資料，我們選取感應(yīng)電動機(jī)的參數(shù)3.3kw, 電動機(jī)軸上的集總參數(shù)慣量J= 0.1,負(fù)載29. 1SR31. 1rRHLm113. 0HLLrs117. 05LT選取參數(shù)11c52c25 . 01T14.57- 157157- 14.57-22AA304. 100304. 121AB1375.2319283.69-19283.69 1375.2312AC0093. 00046. 00046. 001. 0KG4 轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 仿真模型仿真模型4 轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 三相電流iA 、iB 、iC波形兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 i 、iClarke變換4 轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計轉(zhuǎn)子磁鏈的有限時間觀測器設(shè)計 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 id, iqpark變換觀測到的轉(zhuǎn)子磁鏈信號波形如圖，兩條曲線分別為d、q軸轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測值與實(shí)際值之間的誤差，顯而易見，兩條曲線逐漸趨向于零