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模糊PI控制在永磁同步电机电梯门机系统中的应用

作　者: 王鑫
导　师: 夏超英
学　校: 天津大学
专　业: 控制科学与控制工程
关键词: 电梯门机系统永磁同步电机模糊PI 转动惯量
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电梯门机系统是电梯的重要组成部分，现在的电梯门机系统中，异步电机门机驱动系统因为需要大体积的减速装置逐渐被永磁同步电机门机驱动系统取代。现今市场上的永磁同步电机门机驱动系统，因为采用直接驱动，没有减速装置，门机在运行过程中带门或不带门时电机轴上的转动惯量会大范围变化，系统无法适应，且对于不同门重必须重新调整速度环PI参数，安装调试工作繁琐。本文提出一种改进的模糊PI控制方法，应用到电梯门机控制器中可实现控制参数的免调试，显著提高了驱动系统对转动惯量大范围变化的适应性。首先，介绍了电梯门机系统的结构和工作特点，并给出了永磁同步电机的数学模型，分析了id0矢量控制的双闭环系统及其PI控制参数设计方法。然后，针对永磁同步电机门机系统的特点，考虑到转动惯量与电流的关系，提出了一种改进的模糊PI控制方法。在永磁同步电机矢量控制的基础上，在速度环中采用模糊PI控制，可使系统在运行中自动调整控制器的PI参数，改善系统的动态性能。另外，通过判断门机运行中电流的变化可准确检测收刀位置。在MATLAB/Simulink仿真环境中建立控制系统模型，选用不同的电梯门重量进行仿真。在以DSP TMS320LF2407为主控芯片的电梯门机控制器上进行软件设计，实现控制算法。在门的重量相差约10倍的两种电梯门机系统中，进行固定PI参数和模糊PI控制的比较实验。仿真结果和实验结果表明，改进的模糊PI方法对于不同型号和轻重电梯门有很好的适应能力，可省去人工调试过程，对运行中转动惯量的变化也有很好的控制效果。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 电梯门机系统发展近况  7-8
  1.2 电梯门机系统的结构  8-9
  1.3 电梯门机运行曲线  9-11
  1.4 本文主要完成的工作  11-13
第二章永磁同步电机矢量控制系统  13-22
  2.1 永磁同步电机的结构与特点  13-14
  2.2 永磁同步电机的数学模型  14-16
  2.3 永磁同步电动机的控制方法  16-20
    2.3.1 矢量控制方法  16-17
    2.3.2 i_d=0的双闭环调速系统与参数设计  17-20
  2.4 算法可行性比较  20-22
    2.4.1 辨识转动惯量  20-21
    2.4.2 智能控制方法  21-22
第三章模糊 PI 控制器  22-31
  3.1 模糊 PI 控制的原理  22-23
  3.2 改进模糊 PI 控制器的设计  23-31
    3.2.1 输入清晰量的模糊化  23-24
    3.2.2 模糊推理规则及控制算法  24-29
    3.2.3 模糊推理与输出量的清晰化  29-31
第四章永磁同步电机模糊 PI 控制的设计与仿真  31-44
  4.1 永磁同步电机的控制模型搭建  31-33
  4.2 模糊 PI 控制模块的设计  33-34
  4.3 基于模糊 PI 的矢量控制系统仿真与分析  34-42
    4.3.1 对阶跃信号的跟踪  34-39
    4.3.2 对门梯速度曲线的跟踪  39-42
  4.4 同步门机收刀位置的获取方法分析  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章模糊 PI 控制在基于 DSP2407 电梯门机控制系统中的实验研究  44-54
  5.1 电梯门机类型与同步门机收刀位置的获取实验  45-48
  5.2 基于模糊 PI 控制器的实验结果及分析  48-53
    5.2.1 重量较轻的电梯门上的实验  49-51
    5.2.2 重量较重的电梯门上的实验  51-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章收获与展望  54-55
  6.1 收获  54
  6.2 研究展望  54-55
参考文献  55-58
发表论文和参加科研情况说明  58-59
致谢  59

模糊PI控制在永磁同步电机电梯门机系统中的应用

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