开题报告-感应电动机的无速度传感器直接转矩控制系统仿真研究.doc

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：信息与通信工程学院专 业：电气工程及其自动化论 文 题 目：感应电动机无速度传感器的直接转矩控制系统仿真研究指导教师: 2013年 3 月 8 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1 发展背景 直接转矩控制出现以前，矢量控制长期占据着异步电机控制的主导地位。矢量控制技术模仿直流电机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法，实现了对交流电机的转速和磁链控制的完全解耦。然而，由于系统特性受电机参数的影响较大，以及在模拟直流电机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难于达到理论分析的结果。直接转矩控制理论是1985年由德国学者狄普布洛克(MDepenbrock)首次提出的，随后日本学者塔卡哈什(Ihakahash)也提出了类似的控制方案3611。 与矢量控制系统相比，直接转矩控制具有如下优点： (1)直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电机的数学模型、控制电机的磁链和转矩，计算过程简单。 ( 2)直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，通过定子电阻即可观测。而矢量控制磁场定向所用的转子磁链的观测需要知道电机的转子电感和电阻。因此直接转矩控制减少了矢量控制中控制性能易受参数变化影响的问题。 (3)直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析异步电机的数学模型和控制其物理量，使问题变得简单明了。 (4)直接转矩控制是直接将转矩作为被控量，直接对其进行控制，而不是像矢量控制那样通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩5713。 在交流传动系统中，为了满足高性能交流调速的需要，必须在电机的传动轴上安装速度传感器，然而速度传感器的安装增加了系统的复杂性，降低了系统的可靠性和鲁棒性，并增加了系统成本和维护要求 如何在消除速度传感器的情况下，使调速系统仍具有较高的动、静态特性已成为近年来许多国内外学者致 力解决的问题，这就是无速度传感器技术发展的背景9。2 发展现状 目前，在国外以德国和日本为主，直接转矩控制技术的理论已经比较成熟，美国、意大利、韩国和法国紧随其后，使得直接转矩控制的应用发展逐步扩大。目前直接转矩控制技术己成功应用于电力机车牵引系统、垂直升降系统等大功率调速应用场合。直接转矩控制技术从物理关系上构成转矩与磁链的近似解耦关系，可以获得良好的动态性能，控制结构简单，易于实现，很快就得到广泛的推广与应用。而传统的直接转矩控制技术在低速运行区段与稳态运行区段还存在很多问题，需要进一步研究。仅从电机本身出发来完善直接转矩控制技术已经是不可能的事情，必须另辟蹊径。现代的直接转矩控制技术作为一种新兴的技术，需要各种先进的控制技术作支撑，它已经不是单一的一项技术，而是发展成多种学科交叉的一项综合技术114。3 发展前景 (1)针对传统的直接转矩控制方法存在转矩脉动大的问题，我们可以尝试通过设计基于模糊自适应PI调节器的多级模糊控制DTC调速系统来解决。在外环控制方面，为了实现在转速和转矩突变时系统的快速响应，可以采用模糊自适应PI调节器控制器代替传统的PI调节器；在内环控制方面，也可以采用模糊控制器代替传统的磁链两点式、转矩三点式的bang-bang控制，该算法能够克服传统直接转矩控制方法中根据转矩、磁链的大小程度简单的选择电压矢量这一缺点，全面综合考虑了转矩误差的大小程度，可以实现大误差大调节、小误差小调节的智能控制610。 (2)无速度传感器控制技术发展于常规带速度传感器的传动控制，其核心是如何准确地获取电机的转速 信息，解决问题的出发点是利用测量得到的定子电流、电压等信号综合电机转速尽管目前已有很多方法 可以实现速度辨识，但仍存在许多问题待解决，如系统精度、复杂性和可靠性之间的矛盾，低速性能的提高 等等将来，无速度传感器控制的研究方向应在提高转速估计的精度及动态响应，增强系统抗参数变化、抗 噪声干扰的鲁棒性和可靠性，降低系统的复杂性以及获得更高的调速范围上当前，开发高精度及适用于 超低速及零定子频率条件下的速度估计方法具有重要的现实意义 现代的直接转矩控制技术作为一种新兴的技术，需要多种学科交叉的先进的控制技术作支撑随着计 算机微处理器(DSP)的飞速发展，实时地进行速度的在线辨识成为可能电力电子半导体开关器件技术的 迅速发展和神经网络、模糊控制等智能控制技术在电机控制中应用的日益成熟，必定会给实现高性能无速 度传感器直接转矩控制的异步电动机交流传动带来革命性的变化912。 针对无速度传感器技术尚存在的不足，我们可以尝试用基于改进型蚁群BP神经网络的速度辨识器来替代传统速度传感器的方法来对其控制。由于蚁群算法是一种较新型的寻优策略，与其它的智能算法相比较，具有良好的收敛速度，且能得到的最优解更接近理论最优解，同时易于与其它方法结合，具有较强的鲁棒性。相信这样能够更准确地辨识出电机转速，达到DTC系统的动、静态性能要求，实现无速度传感器直接转矩控制2。 (3)近年来，直接转矩控制的研究取得了很大进展，特别是现代控制理论和智能控制理论的引入，在MATALB和DSP的基础上，为直接转矩的建模和实现控制提供了强有力的工具。 现代控制理论和智能控制理论(以模糊控制、人工神经网络为主)等控制方案为提高直接转矩控制的动态性能和鲁棒性奠定了理论基础，并为提高直接转矩控制的性能提供了一种非常好的新思路，如最近研究十分活跃的模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制、非线性控制、变结构控制等。可见直接转矩控制技术智能化是未来研究方向之一4815。参考文献：1 陈伯时电力拖动自动控制系统M北京：机械工业出版社，20032 文垒，王耀青。陆长胜基于神经网络的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究J电气传动2006。(3）3 龚熙国，陶生桂无速度传感器直接转矩控制方案的设计和仿真J电气传动。2005(5）4关丽敏 异步电动机直接转矩控制系统的设计与仿真研究D 辽宁工程技术大学硕士论文，20035 韩安太，刘峙飞，黄海DSP 控制器原理及其在运动控制系统中的应用M.北京：清华大学出版社，2003.6 李冀昆，高仕斌等异步电动机直接转矩控制的仿真J控制工程，2004(5)：1941977 李夙异步电动机直接转矩控制M北京：机械工业出版社，20018 孙笑辉,韩曾晋.异步电动机直接转矩控制启动方法仿真研究J.电气传动2000(1)9郭兴众.直接转矩控制中无速度传感器技术的现状及发展J.安徽工程科技学院院报，2006（6）10 张沥文，蒋雪峰.对直接转矩控制技术发展趋势昀研究J. 科技信息，2010（8）11Schauder CAdaptive SPeed Identification for vector Control of Inductmn Motets without Rotat10na】TransducerIEEEIAS Ann Meeting，i 989 12 Hisao Kubota Kouki Matsuse Takayoshi NakanoDSP based Speed Adaptive Flux Obseer of lnductmn Motor IEEETransIndustry Application，1993，29(2) 13Kubota H Matsuse K Nakano TNew Adaptive Flux Observer of Induction Motor for Wide Speed Range Motor DrivesConL RecIEEEIECON1990 14 FANGZ P TadashJ Fukao Robust Speed Identification for SpeedSensorless Vector Control。 Inductmn MotorsIEEE_TransIndustry Application，i 994，30(5) 15 KubotaH，Matsuse K，NakanoTDSPbased speed adaptive flux observer ofInduction motorIEEE Transactions on Industry Applications，1993，29(2)：344348 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、 对以往传统速度辨识器存在的不足所进行的改进 以往的速度检测装置多采用测速发电机或光电编码器，这不仅增加了安装的成本，影响了检测精度和控制性能，降低了可靠性。所以本次设计用无速度传感器直接转矩的方法，充分利用电动机易于检测到的定子电压和电流，根据感应电机的数学模型，经过一定的变换，以及基于MATLAB设计一种速度辨识器，从而实现闭环控制。2 对直接转矩控制的改进 本设计将对传统的DTC进行一定的分析，对传统DTC低速时存在转矩和磁链脉动大的缺限，试着找出一种新的控制方法，来提高直接转矩控制的性能。3 针对本设计的仿真 MATLAB提供了许多电机的仿真模块，可实现电气流的仿真。而本文则MATLAB的特点，设想一种新的异步电动机的仿真方法，即结合 SIMULINK 基本模块和电力系统模型库中的线性变压器和受控电流源等模块来设计对异步电动机建模仿真的一种新方法。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地