异步电机矢量控制系统设计及其PI控制器参数优化研究

异步电机

湖南大学

硕士学位论文

异步电机矢量控制系统设计及其PI控制器参数优化研究

姓名：罗豪

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：雷友诚

20090420

异步电机

异步电机矢量控制系统设计及其Ｐｌ控制器参数优化研究

摘要

近年来，电力电子技术、微处理器技术的发展以及交流电机矢量控制理论的出现，极大的促进了交流电机控制技术的发展，交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制己成为发展趋势。本文对三相交流异步电机矢量控制系统进行了研究和分析，以高性能数字信号处理器ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ为硬件平台设计了三相交流异步电机矢量控制系统，并通过对三相交流异步电机矢量控制系统电压解耦模型的分析，将一种改进的粒子群算法用于矢量控制系统的ＰＩ控制器参数整定。

本文研究内容可分为三部分：

首先，介绍了交流调速及其相关技术的发展概况及优化算法在交流调速系统中的应用情况，详细分析和阐述了异步电机的数学模型。通过对异步电机的动态电磁关系的分析以及坐标变换原理的介绍，建立了异步电机在不同坐标系下的数学模型，并分析了采用ＳＶＰＷＭ逆变器的转子磁场定向矢量控制系统的电压解耦模型，按照控制器参数工程设计方法，设计了矢量控制系统的ＰＩ调节器参数。

接着，介绍了粒子群算法的原理及现状，在标准粒子群算法的基础上，分析了惯性权重对不同粒子的影响，提出了一种基于适应度值的多惯性权重动态调整机制的粒子群算法，针对标准粒子群算法易陷入局部最优的特点，引入混沌扰动机制，利用混沌的遍历性、随机性来改善种群的多样性，并将该方法用于ＰＩＤ控制器参数整定，同时建立了异步电机转子磁场定向矢量控制系统的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型，并将粒子群算法用于磁通调节器、转矩调节器、转速调节器的参数整定。

然后，介绍了系统的硬件电路和相关控制程序设计，硬件部分主要包括主电路、控制电路、检测单元、保护电路、辅助电源等电路。软件部分主要由主程序、ＰＷＭ中断服务程序、故障保护中断保护服务及软件抗干扰程序等组成，软件采用Ｃ和汇编语言编程，实现了异步电机转速和转矩双闭环矢量控制。

最后，对本文的工作进行了总结，并对今后的研究工作做出了分析与展望。关键词：矢量控制；粒子群算法；ＰＩ控制器；ＴＭｓ３２０ＬＦ２０４７ＡＩＩ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

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