硕士论文-开关磁阻电机柔性神经网络控制策略研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
开关磁阻电机柔性神经网络控制策略研究
姓名:周亚娜
申请学位级别:硕士
专业:电机与电器
指导教师:夏长亮
20070101
摘要铮珹疭抡婊肪诚陆⒘怂南极9卮抛璧缁捌淝关键词:开关磁阻电机;柔性神经网络:无位置传感器控制;转矩波动抑制現擅植勾橙斯ど窬缰疃嗖蛔悖善浣⒌耐缒P途哂开关磁阻电机驱动系统,因其制造成本低、维修率低、容错能力强、在较广的调速范围内输出转矩大等优势,在电气传动领域具有广阔的发展前景。然而,由于开关磁阻电机琒ā⒆W拥乃辜ń峁辜捌涮厥獾墓┑绶绞剑淝低尘哂辛大不足:位置传感器的存在不仅削弱了开关磁阻电机结构简单的优势,而且降低了系统高速运行的可靠性,增加了成本;在采用传统的矩形脉冲供电模式下,电机转矩有明显的波动。因此,无位置传感器控制和转矩波动抑制成为开关磁阻电机研究领域中的重要内容。开关磁阻电机的电磁特性具有高度非线性,采用常规方法难以对其精确建模,人工神经网络珹7窍咝韵低辰L峁┝一种有效方法,但传统的人工神经网络结构复杂、训练速度慢,且存在局部极小值问题,很难满足复杂系统中实时控制要求。柔性神经网络结构简单,学习效率高,泛化能力强等优点,可将其应用于开关磁阻电机驱动系统的智能控制中。本文首先研究了开关磁阻电机的基本理论及其非线性数学模型,并在统的动态仿真模型。在此基础上,研究基于柔性神经网络开关磁阻电机的智能控制策略。在无位置传感器控制方法的研究中,通过建立一个柔性神经网络,完成由电机绕组的各相电流、磁链到转子位置角之间的非线性映射,将离线训练好的网络用于估算转子位置角,从而实现无位置传感器控制:在转矩波动抑制方法的研究中,由柔性神经网络完成电机期望转矩、转子位置到期望的优化电流之间的非线性映射,并将电机电流与期望电流相比较,通过电流滞环控制,使注入绕组的电流随着期望电流变化,从而抑制因非理想电流波形引起的转矩波动。仿真结果表明,柔性神经网络的学习速度大大高于传统人工神经网络,基于柔性神经网络的控制方法能够准确估算转子位置,从而实现开关磁阻电机的无位置传感器控制;并且与传统控制方法相比,能有效降低开关磁阻电机的转矩脉动,实现转矩波动抑制控制。基于建立的电机实验系统可以稳定可靠地运行。
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揖醐:吵/:如辏鲁θ或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证苤鲞苤堂特授权丕鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:导师签名:’
⒄辜蚴本章首先介绍了开关磁阻电机驱动系统的发展状况、研究方向及应用领域,然后概述了人工神经网络的发展历程,进而阐述了本课题的选题背景及意义,最后列出了本文所研究的内容和所做的工作。开关磁阻电机驱动系统的发展简史可以追溯到世纪年代,当时的研究人员已认识到利用顺序磁拉力使电动机旋转是简单易行的。年,英国的和用两个偷绱盘圃炝擞尚畹绯毓┑绲幕档缍A个偷绱盘至魍ǖ缫晕对谀局首9脑仓苊嫔系奶酢R虻缏范峡J泵有释放能量的续流二极管电路,因此电动机运行时,随着电路的断开伴有周期性电火花;另外因木质转子无法承受太大的径向磁力而需加大气隙,加之使用机械开关的控制精度不够,故电动机的运行特性很差,因此从这种电动机雏型诞生直到功率电子开关器件问世前的嗄昙洌嗣嵌云湟恢泵挥刑ù蟮难芯啃巳ぁ而为开关磁阻电机的研究和发展奠定了重要物质基础的是世纪年代大功率晶闸管的投入使用。英国里兹大学于年开始对开关磁阻电机进行深入研究,其三年的研究结果表明开关磁阻电机可在单向电流下四象限运行,功率变换器无论使用晶体管还是普通晶闸管,所需的开关数都是最少的,电动机成本亦明显低于同容量的异步电动机。英国诺丁汉大学于年也开始了对开关磁阻电机的研究工作。上述两所英国大学于年联合进行了限公司发起的蓄电池车辆驱动装置的研究工作,成功地研制出一套用于电动汽车的开关磁阻电机驱动系统装置,其单位输出功率和效率都高于同类的异步电动机驱动装置,这充分表明开关磁阻电机驱动系统大有前途。众所周知,传统观念中的磁阻式同步电动机功率因