图中ASR:速度调节器,Aψ:磁链调节器,ATR:转矩调节器,BRT:转速传感器,converter:ψ-T转化器,
在此系统中,以电动机加速度和速度作状态空间,建立计算矩阵为:
其中:a’、ω’分别为测量误差,c1、c2分别为处理计算补偿量,为了使结果达到精度所需,以上四个参数均可采用实时修正。dt为时间变化量,为精度考虑可近似认为此量取得极小。
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加速度模糊控制模块(如图2)作为整个调控系统的核心,对最终测量及调控结果起举足轻重的效果。模糊控制网络能对结构进行主动控制,采用在线实时调控策略,通过将加速度差△a和加速度差变化量d△a/dt作为输入量模糊控制策略跟踪目标加速度的方法,实现异步电动机在整个过程中的实时反馈跟踪与调整,由于不需要引入被控结构的精确模型和参数,对于利用这种模型扩展到多维加速度下高精度、实时控制系统分析也提供了一种途径。本文中,为提高调控质量,同时出于对运算简单化的考虑,采用二维模糊控制器模糊规则“Aiand Bi=> Ci”并使用三角函数为隶属函数。表1为加速度差的控制策略,其巾E和EC的变化用式(4)计算,图3为加速度差及加速度差变化率沦域示意图,其与控制策略表正相关。
E=an+1-an
EC=En+1-En (4)
另外,模糊控制结束后采用重心法进行解模糊计算:
3 系统实现及仿真说明
本文中系统验证采用以传动系统中应用较多的TMS320F240为核心控制芯片组成电路,TMS320F240集DSP的信号高处理能力及适用于电机控制的优化外围电路于一体,能有效作为软硬件支撑,实现异步电动机的数字化控制。
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仿真所使用的主要参数为:额定电压:UN=220V,额定频率:fN=50Hz,额定转速nN=1440r/min,该系统改善前后相对速度及转矩脉动比较示意图如下所示:
仿真结果对比表明:通过使用基于加速度模糊控制的双馈策略,转矩脉动得到了有效改善,相对转速误差所反映的电机平稳性也得到极大改善,在电压、力矩微调阶段,能实现其快速的渐变过程,最大限度的减小了调整过程中的电动机抖动过程,使相火参数可以很好收敛到要求的输入输出关系,成为对于电机调节过程的又一种新控制策略。
深入分析可以看到:单纯通过以速度为核心的反馈单元,由于信号离散性存在信号丢失,对检测带来了较大误差。以加速度模糊控制为核心的双馈单元,过程中南于离散造成的信号丢失得到了有效控制,相对于前者的误差量值有明显改善效果。另外,如仅以速度反馈影响加减速变化,加速度动态变化过程单一、静态,同时受到牵引与最大电流限制,加速度使用范围较窄,速度斜率被限制在一定范罔内。而以加速度取代速度为动态过程调控策略,整个过程动态、精确,能有效降低起动时牵引与最大电流限制的影响,加速度使用范围扩大,控制时间减少,过程体现了力的平滑过渡,小会出现传统控制下加减速度时的大冲击与振动。
4 结束语
本文提出了一种基于加速度模糊控制下的双馈调控策略,详细分析了其工作原理与运行过程,并通过引入TWS320F240DSP进行仿真对其结果加以验证。结果表明,采用基于加速度模糊控制下的双馈调控策略,可使异步电动机在全过程运行中稳定性得以提升,输出电流谐波得到抑制,有效改善了波形平滑性,并呈现更优秀的运行特性,且调控过程简单易得,能够很好满足对于调控方法的新要求。
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