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无速度传感器的异步电动机模糊自适应PI直接转矩控制

温瀚斌 崔彦良

温瀚斌, 崔彦良. 无速度传感器的异步电动机模糊自适应PI直接转矩控制[J]. 制造技术与机床, 2024, (4): 19-25. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.003
引用本文: 温瀚斌, 崔彦良. 无速度传感器的异步电动机模糊自适应PI直接转矩控制[J]. 制造技术与机床, 2024, (4): 19-25. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.003
WEN Hanbin, CUI Yanliang. Speed sensorless fuzzy adaptive PI direct torque control of asynchronous motor[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (4): 19-25. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.003
Citation: WEN Hanbin, CUI Yanliang. Speed sensorless fuzzy adaptive PI direct torque control of asynchronous motor[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (4): 19-25. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.003

无速度传感器的异步电动机模糊自适应PI直接转矩控制

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.04.003
基金项目: 国家自然科学基金(61863021);兰州交通大学基础研究拔尖人才培养计划(2022JC13)
详细信息
    作者简介:

    温瀚斌,男,1999年生,硕士研究生,研究方向为电机控制、网络化控制。E-mail:2322791472@qq.com

    通讯作者:

    温瀚斌,男,1999年生,硕士研究生,研究方向为电机控制、网络化控制。E-mail:2322791472@qq.com

  • 中图分类号: TM343.2

Speed sensorless fuzzy adaptive PI direct torque control of asynchronous motor

  • 摘要: 文章针对传统无速度传感器直接转矩控制转速不稳定、超调量大等问题做出两点改进。首先,引入自耦PI对传统MRAS无速度传感器直接转矩控制进行改进,该方法改善无传感器直接转矩控制调速性能、降低超调量、减小稳态误差;其次,针对直接转矩控制具有转矩脉动大、调速性能差等缺点,提出变论域静态模糊自适应PI控制策略,减小转矩脉动并改善调速性能,大大提升了抗负载能力;最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真并进行分析,证明了上述方法的有效性和可行性。结果表明,相对于传统的无速度传感器直接转矩控制系统,仿真结果显示减小了转速超调量,缩短了转速上升中到达高速工况的响应时间,提升了抗负载能力。

     

  • 图  1  三相异步电机数学模型

    图  2  直接转矩控制等效结构图

    图  3  模糊控制策略图

    图  4  模糊输入隶属度函数

    图  5  模糊输出$ {K_P} $隶属度函数

    图  6  模糊输出$ {K_I} $隶属度函数

    图  7  转速环变论域模糊PI控制器结构图

    图  8  观测方法与实际转速对比图

    图  9  三种控制方法转速对比

    图  10  施加负载后三种控制方法抗负载能力对比

    图  11  传统观测方法与改进后观测两相磁链图

    图  12  转速环传统PI无速度传感器转矩

    图  13  转速环变论域静态模糊PI无速度传感器转矩

    表  1  $ \Delta {K_{P\omega }} $模糊规则表

    $ {e_{\omega t}} $ $ e{c_{\omega t}} $
    NB NM NS ZO PS PM PB
    NB PB PM PM PS PS ZO ZO
    NM PB PB PM PS PS ZO NS
    NS PM PM PM PS ZO NS NS
    ZO PM PM PS ZO NS NM NM
    PS PS PS ZO NS NM NM NM
    PM PS ZO NS NS NM NM NB
    PB ZO ZO NM NM NB NB NB
    下载: 导出CSV

    表  2  $ \Delta {K_{I\omega }} $模糊规则表

    $ {e_{\omega t}} $ $ e{c_{\omega t}} $
    NB NM NS ZO PS PM PB
    NB NB NM NM NS NS ZO ZO
    NM NB NB NM NS NS ZO ZO
    NS NB NM NM NS ZO PS PS
    ZO NM NM NS ZO PS PM PM
    PS NM NS ZO PS PM PM PB
    PM ZO ZO PS PS PM PB PB
    PB ZO ZO PS PM PM PB PB
    下载: 导出CSV
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