基于模糊逼近的交流電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制.pdf

1、基于交流電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代電氣傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。交流電動(dòng)機(jī)是高階、多變量、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變的非線性系統(tǒng)，研究先進(jìn)的控制策略，提高交流傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能，是一個(gè)富有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究課題。基于backstepping設(shè)計(jì)方法的自適應(yīng)模糊控制是一種有效的非線性控制方法，能夠很好地克服交流傳動(dòng)系統(tǒng)建模不充分和模型參數(shù)變化等不確定因素，結(jié)合自適應(yīng)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中的非線性未知函數(shù)進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)基于backstepping設(shè)計(jì)技

2、術(shù)來構(gòu)造系統(tǒng)的控制器，從而實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的高品質(zhì)控制。主要研究成果如下：
　　 ⑴研究了一類單輸入單輸出(Single-Input-Single-Output，SISO)嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制方案。在該方案的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用模糊邏輯系統(tǒng)來逼近未知的虛擬控制和系統(tǒng)中的未知非線性函數(shù)；利用backstepping技術(shù)來構(gòu)造模糊自適應(yīng)控制器；應(yīng)用Lyapunov方法來分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所提出的控制方案不僅能夠保證閉環(huán)

3、系統(tǒng)的有界性和良好的跟蹤性能，而且控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需的自適應(yīng)參數(shù)個(gè)數(shù)不多于所考慮的系統(tǒng)階數(shù)，從而降低了計(jì)算量，便于在實(shí)際工程中應(yīng)用。
　　 ⑵研究了基于backstepping設(shè)計(jì)的永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的速度跟蹤、位置跟蹤控制問題。利用模糊邏輯系統(tǒng)來逼近永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中非線性函數(shù)，克服了系統(tǒng)建模不充分和系統(tǒng)參數(shù)變化等不確定因素，應(yīng)用backstepping方法構(gòu)造閉環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制器，利用Lyapunov方法來分析閉

4、環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提出的非線性控制器保證了永磁同步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)所有變量的有界性和良好的速度、位置跟蹤效果，而且能夠克服系統(tǒng)參數(shù)不確定性及負(fù)載力矩?cái)_動(dòng)。仿真實(shí)例說明了所提出的方案的有效性。
　　 ⑶針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)變化及負(fù)載轉(zhuǎn)矩的不確定性，通過應(yīng)用backstepping設(shè)計(jì)方法和Lyapunov理論提出了基于backstepping的異步電動(dòng)機(jī)模糊自適應(yīng)速度、位置跟蹤控制方案，利用模糊邏輯系統(tǒng)來逼近異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

5、的虛擬控制函數(shù)和非線性函數(shù)，結(jié)合自適應(yīng)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中的未知參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)基于backstepping設(shè)計(jì)技術(shù)來構(gòu)造控制器。所設(shè)計(jì)的非線性控制器包含了較少的自適應(yīng)參數(shù)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中易于實(shí)現(xiàn)，保證了異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)所有變量都有界。仿真實(shí)例證明了所提出的方案能夠克服系統(tǒng)參數(shù)不確定性及負(fù)載力矩?cái)_動(dòng)，獲得了良好的速度、位置跟蹤效果。
　　 ⑷研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的混沌控制問題。永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在一定條件下

6、會(huì)出現(xiàn)極限環(huán)和混沌現(xiàn)象，而電機(jī)的混沌運(yùn)動(dòng)直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性，在許多實(shí)際應(yīng)用中是不允許的。針對(duì)這一特性，采用自適應(yīng)模糊反步方法來控制系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象，利用模糊邏輯系統(tǒng)逼近系統(tǒng)中的非線性函數(shù)，同時(shí)基于自適應(yīng)backstepping方法來構(gòu)造控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混沌現(xiàn)象的有效控制。比較現(xiàn)有經(jīng)典的基于backstepping方法的永磁同步電機(jī)混沌控制，基于模糊自適應(yīng)設(shè)計(jì)方法構(gòu)造的控制律具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于工程實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。仿真實(shí)例研究表明：