感应电动机转子磁链的有限时间观测器设计

1、学 生 姓 名学 生 姓 名：学号学号 ：指 导 教 师指 导 教 师：年级年级：专业专业：所 在 学 院所 在 学 院：感应电动机转子磁链的有限时间观测器设计 1 1 绪论绪论1.1 概述概述 1.在当代异步电机变频调速系统中，精确观测电动机的磁链是系统获得高性能的前提条件。2.对感应电机实现高性能控制是我们在交流传动领域当中研究的重要内容。 1.2 设计意义与目的设计意义与目的 感应电动机的转子磁链观测研究工作对于保证百姓生活、科技发展、国家富强起到非常关键的作用，对我国电机领域的进一步研究具有十分重要的意义。2 2 2 2 2 23 33 31.3 技术路线技术路线 1.分析原始资料，在

2、满足安全、可靠、准确基本要求的前提下，进行分析计算设计。2.分析感应电动机的状态方程，在两相坐标系上给出以定子电流和转子磁链作为状态时感应电动机的状态方程。3.给出观测器的具体设计，使得观测器状态与被观测系统状态误差被限制在一个界内。4.通过求解LMI(linear matrix inequality)，可得到观测器的增益值，成功的实现对感应电动机磁链的有限时间观测。5.通过计算机MATLAB仿真验证该方法的有效性。2 数学模型数学模型 2.1 三相感应电动机的数学模型三相感应电动机的数学模型 矢量控制又被称为磁场定向控制,主要内容是将感应电动机处于三相坐标系下的定子交流 iA 、iB 、iC

3、 ,通过 Clarke变换,等效成在两相静止坐标系下的交流电流 i 、i而后等效成在同步旋转坐标系下的直流电流 id, iq ,模仿直流电动机的控制方法,进而求得直流电机的控制量,最终经由坐标反变换,成功地实现对感应电机的控制。（1）磁链方程：rqrdsqsdrmmmssrqrdsqsdiiiiLLLLLLLL000000002 数学模型数学模型（2）感应电动机的电压方程：rddqrrqrqrrqrqdqrrdrdrrdsddqssqsqssqsqdqssdsdssdPiRuPiRuPiRuPiRu通过（1）、（2）得到dq坐标系上的电压-电流方程：rqrdsqsdrrrdqrmmdqrdqr

4、rrmdqrmmmdqsssdqsmdqsmsdqsssrqrdsqsdiiiiPLRLPLLLPLRLPLPLLPLRLLPLLPLRuuuu经过计算可以得到同步旋转坐标系上的电压-电流方程为dq轴相对于转子的角速度sdqr1代入rqrdsqsdrrrsmmsrsrrmsmmmsssmmsssrqrdsqsdiiiiPLRLPLLLPLRLPLPLLPLRLLPLLPLRuuuu11112 数学模型数学模型 3 感应电动机的状态方程感应电动机的状态方程sqsdrrrqrdsqsdrrmmmrrmrqrdsqsduuLLiiHEGEHGLRLLFLLRLFEii00000000001rqrds

5、qsdsqsdiiii000010012mrrrsLLRLRFrrmmrsLRLLLLG)(2rrmrsLRLLLH)(2dqr以定子电流和转子磁链作为状态时的状态方程4 转子磁链的有限时间观测器设计转子磁链的有限时间观测器设计 状态观测器示意图xCyGyBuxGCAx)(观测器形式：分块uBxxAAAAxx012122211211211212222xAxAx212xAz 210 xxIyGzxAxGAAx121212222参照观测器方程)()()(22txtxte验证趋近于零验证成功4 转子磁链的有限时间观测器设计转子磁链的有限时间观测器设计 选取参数,通过线性矩阵不等式的求解和相关计算可以

6、得到观测器方程的数值。在Matlab软件中进行仿真。 参考原始资料，我们选取感应电动机的参数3.3kw, 电动机轴上的集总参数惯量J= 0.1,负载29. 1SR31. 1rRHLm113. 0HLLrs117. 05LT选取参数11c52c25 . 01T14.57- 157157- 14.57-22AA304. 100304. 121AB1375.2319283.69-19283.69 1375.2312AC0093. 00046. 00046. 001. 0KG4 转子磁链的有限时间观测器设计转子磁链的有限时间观测器设计 仿真模型仿真模型4 转子磁链的有限时间观测器设计转子磁链的有限时间观测器设计 三相电流iA 、iB 、iC波形两相静止坐标系下的交流电流 i 、iClarke变换4 转子磁链的有限时间观测器设计转子磁链的有限时间观测器设计 两相同步旋转坐标系下的直流电流 id, iqpark变换观测到的转子磁链信号波形如图，两条曲线分别为d、q轴转子磁链的观测值与实际值之间的误差，显而易见，两条曲线逐渐趋向于零