学位论文-基于神经网络的自适应无速度传感器永磁同步电机控制

基于神经网络的自适应无速度传感器永磁同步电机控制作者姓名: 徐小龙指导教师: 王迎春单位名称: 东北大学专业名称: 电气工程及其自动化东北大学2013年6月NeuralNetwork-BasedAdaptiveSensor-lessControlofPermanentMagnetSynchronousMachinesbyXuXiaolongSupervisor:AssociateProfessorWangYingchunNortheasternUniversityJune2013东北大学本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书-第五章总结与展望总结与展望总结本课题的主要工作在本课题的研究过程中,主要完成了以下的工作:(1)查阅了大量的国内外有关永磁同步电机无传感器方面、神经网络设计以及MATLAB仿真的相关文献,结合他人所做的工作,把基于李雅普诺夫函数的神经网络算法应用于控制永磁同步电机中,对电机转速和转角进行估计,达到了预计的效果。(2)深入研究了永磁同步电机的矢量控制,建立其数学模型,利用SVPWM矢量控制方法,并对该控制方法的原理以及实际应用做了大量的理论分析。(3)利用神经网络学习算法,实现神经网络控制器的学习和在线调整。(4)利用MATLAB进行各个模块的仿真,对神经网络的控制器进行研究,提高整个系统的鲁棒性和自适应性,验证其控制的有效性。工作总结永磁同步电机调速系统具备交流电机调速系统与直流电机调速系统的优点,包括体积小、结构简单以及使用寿命长等因此在工农业生产、日常生活、航空航天的各个领域得到了广泛的应用。但是因为永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的系统,当对速度、转矩控制要求精确控制的情况下,传统的控制方法很难达到预计的要求,同时由于有机械传感器的存在,不仅增加了系统的成本,最重要的是降低了系统的稳定性和可靠性。因此本文提出了基于李雅普诺夫函数的神经网络的永磁同步电机无传感器的控制方法,将神经网络与永磁同步电机的矢量控制相结合,使该控制方法具有神经网络的优越性,控制简单、调节速度快、鲁棒性强的特点,有效地克服了参数突变以及外界环境干扰的问题。在本文中,基于神经网络构造了具有神经网络结构的永磁同步电机自适应控制系统,充分利用了神经网络无限的逼近非线性映射的能力和自学习自适应能力,在线辨别电机输出并在线随时的调节控制器的参数,从而实现了永磁同步电机的调速控制。由于本人的能力和知识储备有限,本课题还有很多方面有待于深入研究,还存在着很多缺点。主要是神经网络的建立,在整体的永磁同步电机搭建过程中,有部分的仿真没有得出结果,实际转速与设定值并不相符,我将在以后的研究生期间刻苦学习,继续深造。对以后工作的展望由于无传感器技术可以降低系统的成本提高系统的稳定性和可靠性,加上神经网络的控制优点,该种控制技术会越来越受到人们的关注。在总结以往的研究试验中,该种控制技术还需从以下两个方面进一步研究和完善:(1)应该深入研究神经网络的算法,针对学习非线性系统的建模应预测控制模型的性能、特点和有效的实时学习算法等。(2)应该从工业的角度去寻找预测控制需要解决的实际问题,把该种控制方法与实际应用相结合,提高产业效率。(3)应该结合实际,灵活运用所学的知识,是理论和实践充分结合。东北大学本科毕业设计（论文） 参考文献参考文献陈灵勇.永磁同步电机无位置传感器矢量控制的研究[D].上海:上海交通大学,2009.刘军,俞金寿.永磁同步电机控制策略[J].上海电机学院学报,2007,10(3):180-185.宋正强.表面式永磁同步电机无传感器控制策略及初始位置监测[D].沈阳:沈阳工业大学,2004.雷波.永磁同步电机控制策略研究及仿真[D].武汉:武汉理工大学,2008.李鸿儒.基于神经网络的永磁同步电机控制策略的研究[D].沈阳:东北大学,2001.张榜英.永磁同步电机的智能控制方法研究[D].长沙:湖南大学,2008.唐任远.现代永磁电机理论与设计[M].机械工业出版社,北京,1997.舒望.永磁同步电机控制系统及无传感器技术研究[D].杭州:浙江大学,2007.王群京,谭徽,李国丽.永磁同步电机转子位置的无传感器检测[J].微特电机,1997,3:16-19.王向超.永磁同步电机无位置传感器控制及自适应转速控制[D].天津:天津大学,2007.狄可可.永磁同步电机无位置传感器参数自适应速度控制[D].杭州:浙江大学,2008.唐丽婵,齐亮.永磁同步电机的应用现状与发展趋势[J].装备机械,2011(1):7-12.许峻峰,冯江华,许建平.永磁同步电动机控制策略综述[J].机电传动,2005(03):7-11.冯勇军.永磁同步电机无位置传感器控制系统研究[D].北京:北京化工大学,2011.李静,程小华.永磁同步电机的发展趋势[J].防爆电机,2009,44(5):1-4.程慧,周斌,张蓉等.神经网络自适应控制及其发展应用[J].大众科技,2010(3):43-45.江征风,高晋华.神经网络自适应控制系统的特性、应用与发展[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2006,28(4):17-21.李会玲,柴秋燕.人工神经网络与神经网络控制的发展及展望[J].邢台职业技术学院学报,2009,26(5):44-46.韩立群.人工神经网络[M].北京:北京邮电大学出版社,2006.毛健,赵红东,姚倩倩.人工神经网络的发展及应用[J].电子设计工程,2011,19(24):62-65.刘付芬.人工神经网络的研究与应用[J].福建电脑,2009(8):49-50.邢广成,强天伟.人工神经网络的发展与应用[J].科技风,2012:65-66.江东,王建华.人工神经网络在遥感中的应用与发展[J].国土资源遥感,1999(2):12-18.汤素丽,罗宇锋.人工神经网络技术的发展与应用[J].电脑开发与应用,2009,22(10):59-61.WuWei,WangJian,ChengMing-song,etal.ConvergenceanalysisofonlinegradientmethodforBPneuralnetworks[J].NeuralNetworks,2011(24):91-98.陆华才.永磁同步电机无位置传感器控制介绍[J].电机技术,2012(6):25-28.L.A.Jones,J.H.Lang.AStateObserverforthePermanent-magnetSynchronousMotor[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics.1989,36(3):374-382.RWu,GRSlemon.ApermanentMagnetMotorDrivewithoutaShaftSensor[J].RecordofIndustryApplicationsSocietyAnnualMeeting.1990:7-12.梁艳,李永东.无传感器永磁同步电机矢量控制系统概述[J].电气传动,2003(4):4-9.周剑.永磁同步电机无位置传感器控制研究[D].江苏:江苏大学,2010.施大发.永磁同步电机及其控制方法研究[J].煤炭技术,2011,30(5):44-46.周丽娜.永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析[D].大连:大连海事大学,2010.彭超.永磁同步电机矢量控制MATLAB仿真研究[J].科技视界,2012(3):114-118.袁喻华,王莉.永磁同步电机矢量控制的MATLAB仿真研究[J].变频器世界,2010:68-72.洪熙闻,王钦若.永磁同步电机电压空间矢量控制仿真研究[J].上海大中型电机,2010(4):43-47.SenjyuT,Uezato,K.VectorControlofPermanentMagnetSynchronousMotorsWithoutPositionandSpeedSensors.IEEEPESCRecord,1995(2):759-765.ZhongL,RahmanMF.AnalysisofDirectTorqueControlinPermanentMagnetSynchronousMotorDrivers.IEEETransactionsonPowerElectronics,1997,12(3):528-536.庄伟.基于dsPIC的永磁同步电机矢量控制系统[D].大连:大连理工大学,2007.汤新舟.永磁同步电机的矢量控制系统[D].浙江:浙江大学,2005.王飞.永磁同步电机无传感器矢量控制方法研究及仿真[D].上海:上海交通大学,2008.何亚萍.自适应无速度传感器永磁同步电机控制方法研究[D].长沙:中南大学,2009.GheorgheDanielAndreescu,CristianIliePitic.Combinedfluxobserverwithsignalinjectionenhancementforwidespeedrangesensor-lessdirecttorquecontrolofIPMSMdrives[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2008,23(2):393-402.费文晓.自适应神经网络智能控制研究[J].西南工学院学报,1996(4):8-11.刘楚辉.自适应控制的应用研究综述[J].组合机床与自动化加工技术,2007(1)：1-4.HichamChaoui•PierreSicard.AdaptiveLyapunov-basedneuralnetworksensorlesscontrolofpermanentmagnetsynchronousmachines[J].NerualComput&Applic,2011(20):717-727.周永勤,崔延光,王旭东.永磁同步电机无位置传感器模糊滑块观测技术[J].哈尔滨工程大学学报,2013,34(6):1-6.石坚,汤宁平,谭超.永磁同步电机无位置传感器控制系统[J].电机与控制学报,2007,11(1):50-54.张舒童.永磁同步电机无位置传感器控制技术研究[D].南京：南京理工大学,2008.ShahabMehraeen,SarangapaniJagannathan,MariesaL.Crow.PowerSystemStabilizationUsingAdaptiveNeuralNetwork-BasedDynamicSurfaceControl[J].IEEETRANSACTIONSONPOWERSYSTEMS,2011(2):669-680.Faa-JengLin,Tzann-ShinLee,andChih-HongLin.RobustHControllerDesignWithRecurrentNeuralNetworkforLinearSynchronousMotorDrive[J].IEEETRANSACTIONSONPOWERSYSTEMS,2003(3):456-470.刘明基,郭韩金,舒佳驰.基于SVPWM技术的永磁同步电机模糊自适应控制系统研究[J].电力科学与工程,2013,29(2):11-15.程娜,刘洋.基于SIMULINK的永磁同步电机控制系统的仿真设计[J].科技向导,2012(2):357.张成,王富东,李胜宁.基于MATLAB/Simulink的永磁同步电机矢量控制[J].苏州大学学报,2011,31(3):63-67.刘星洋,王子剑,张宝利.基于BP神经网络的永磁同步电机的转速控制[J].电工世界,2013:41-42.付光杰,孙胜男,杜立志.基于SVPWM控制的永磁同步伺服电机调速研究[J].化工自动化及仪表,2013,40(4):497-501.张松兰.神经网络控制研究[J].计算机与现代化,2009(6):94-97.Hi