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永磁同步电机混沌系统的自适应反步方法研究

作　者: 熊丝琦
导　师: 陈宁
学　校: 中南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 永磁同步电机混沌控制反步法自适应反步法
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

永磁同步电动机(PMSM)因为具有高启动转矩、高功率密度比、高转矩惯量比、高功率因数、高效率以及结构简单等优点,在工业上得到了极为广泛的应用。但是,PMSM系统在一些特定的参数和工作条件下将呈现出混沌行为,这种混沌行为不仅会影响系统运行的稳定性、安全性,甚至会危害其负载系统。本文针对PMSM系统中混沌的存在所带来的危害性问题,研究PMSM系统混沌产生的机理以及当PMSM系统发生混沌导致电机系统失稳时,采取有效的方法来抑制或是消除电机运行中的混沌行为。其中图28幅,参考文献61篇。(1)建立了PMSM系统混沌的数学模型,基于给出的数学模型对PMSM系统的混沌现象描述,研究了PMSM混沌系统的Hopf分叉,得到了PMSM混沌系统在不同的参数下所出现的极限环、Hopf分叉现象及混沌条件,研究了PMSM系统混沌行为的数值特征,如李雅普诺夫指数、分数维、功率谱和庞加莱映射等并给出了对应的Matlab仿真图。(2)通过反步法研究了参数确定的PMSM混沌系统的混沌控制问题。首先,将PMSM混沌系统分为3个低阶子系统,把子系统中出现的新的状态变量设置成虚拟控制量,然后基于李雅普诺夫函数稳定性理论构造出相应的李雅普诺夫函数和虚拟反馈,使得子系统趋于稳定,直到所有的子系统设计完毕,从而求得PMSM混沌系统的转速和电流控制器并得到系统稳定运行的充分条件。(3)针对PMSM系统中两个未知参数负载转矩和永磁磁通不确定的情况,研究参数不确定PMSM混沌系统的混沌控制问题,采用自适应控制技术和反步法结合的控制策略,设计了转速、电流控制器和自适应控制器,不仅完成对未知参数的辨识,使得参数估计一致收敛,而且达到转速、电流的渐进跟踪,最后受控系统收敛到一有界点。Matlab仿真结果表明,所设计的自适应控制器是有效的,能使受控系统从混沌状态变成可控状态,并快速的跟踪期望速度,同时未知参数的估计值收敛达到了实际值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 论文的研究背景与意义  9-10
  1.2 混沌现象的概述  10-12
    1.2.1 混沌的发展背景  10-11
    1.2.2 混沌的特点和相关概念  11-12
  1.3 混沌控制的研究现状  12-16
  1.4 PMSM混沌系统控制的研究现状  16-17
  1.5 本论文研究的内容  17-18
2 反步控制和自适应反步控制的基本理论  18-25
  2.1 反步控制原理  18-20
    2.1.1 反步法控制原理的基本思想  18
    2.1.2 反步法控制原理  18-20
  2.2 自适应反步控制的基本原理  20-24
  2.3 本章小结  24-25
3 PMSM系统的混沌模型和混沌行为  25-46
  3.1 PMSM系统的混沌模型  25-28
    3.1.1 PMSM系统在d-q坐标系下的数学模型  25-26
    3.1.2 不同坐标系下的电压方程与磁链方程  26-27
    3.1.3 PMSM系统的混沌模型  27-28
  3.2 PMSM系统的混沌现象及混沌行为  28-40
    3.2.1 PMSM系统的混沌模型的平衡点及其稳定性分析  28-31
    3.2.2 Matlab仿真结果  31-40
  3.3 PMSM系统混沌行为的数值特征  40-45
    3.3.1 PMSM混沌系统的李雅普诺夫数值特征  40-43
    3.3.2 PMSM混沌系统的耗散性与吸引子的存在性  43
    3.3.3 PMSM混沌系统功率谱分析  43-44
    3.3.4 PMSM混沌系统的庞加莱映射图  44-45
  3.4 本章小节  45-46
4 PMSM混沌系统的自适应反步控制  46-56
  4.1 参数确定的PMSM混沌系统反步控制  46-49
  4.2 参数不确定的PMSM混沌系统的自适应反步控制  49-53
  4.3 Matlab仿真结果及分析  53-55
  4.4 本章小节  55-56
5 总结与展望  56-58
  5.1 总结  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-63
攻读学位期间主要的研究成果  63-64
致谢  64

永磁同步电机混沌系统的自适应反步方法研究

内容摘要

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