文獻(xiàn)綜述李春鵬

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1、重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述重慶理工大學(xué)文獻(xiàn)綜述二級(jí)學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)110217401學(xué)生姓名劉偉學(xué)號(hào)11021740140-9-重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述在控制系統(tǒng)中下位機(jī)綜述摘要：以MCS-51單片機(jī)為硬件系統(tǒng),基于操作系統(tǒng)的思想,設(shè)計(jì)了命令進(jìn)程調(diào)用、控制模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制模塊隊(duì)列,選擇先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法,實(shí)現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)下位機(jī)控制模塊的調(diào)度。關(guān)鍵詞：控制模塊單片機(jī)引言　　在高性能的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。通常，采用光電碼盤等速度傳感器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)，并反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)。但是，由于速度傳感器的安裝給系統(tǒng)帶來(lái)一些缺陷：系統(tǒng)的成本大大增加；精度越高

2、的碼盤價(jià)格也越貴；碼盤在電機(jī)軸上的安裝存在同心度的問(wèn)題，安裝不當(dāng)將影響測(cè)速的精度；電機(jī)軸上的體積增大，而且給電機(jī)的維護(hù)帶來(lái)一定困難，同時(shí)破壞了異步電機(jī)的簡(jiǎn)單堅(jiān)固的特點(diǎn)；在惡劣的環(huán)境下，碼盤工作的精度易受環(huán)境的影響。因此，越來(lái)越多的學(xué)者將眼光投向無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)的研究。國(guó)外在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始了這方面的研究，但首次將無(wú)速度傳感器應(yīng)用于矢量控制是在1983年由R．Joetten完成，這使得交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展又上了一個(gè)新臺(tái)階，但對(duì)無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究仍在繼續(xù)。1無(wú)速度傳感器矢量控制方法在近20年來(lái)，各國(guó)學(xué)者致力于無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，無(wú)速度傳感器控制技術(shù)的發(fā)展始于常規(guī)帶速度傳

3、感器的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，解決問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)是利用檢測(cè)的定子電壓、電流等容易檢測(cè)到的物理量進(jìn)行速度估計(jì)以取代速度傳感器。重要的方面是如何準(zhǔn)確地獲取轉(zhuǎn)速的信息，且保持較高的控制精度，滿足實(shí)時(shí)控制的要求。無(wú)速度傳感器的控制系統(tǒng)無(wú)需檢測(cè)硬件，免去了速度傳感器帶來(lái)的種種麻煩，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的成本；另一方面，使得系統(tǒng)的體積小、重量輕，而且減少了電機(jī)與控制器的連線，使得采用無(wú)速度傳感器的異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用更加廣泛。國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多方法。如直接計(jì)算法、模型參考自適應(yīng)法、轉(zhuǎn)速觀測(cè)器法、磁鏈觀測(cè)器法、高頻信號(hào)注入法等。1.1直接計(jì)算法-9-重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述這種方法的出發(fā)點(diǎn)是

4、根據(jù)電機(jī)的基本電路和電磁關(guān)系式，推導(dǎo)出關(guān)于轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)子位置角的估計(jì)表達(dá)式，包括基于狀態(tài)方程的直接綜合法、基于檢測(cè)電機(jī)端電壓和電流直接計(jì)算法[2]、轉(zhuǎn)差頻率法[3]、反電動(dòng)勢(shì)法、時(shí)頻分析方法以及基于轉(zhuǎn)矩電流微分的動(dòng)態(tài)計(jì)算法[4]等。利用電壓和電流中轉(zhuǎn)速信息直接計(jì)算法的主要優(yōu)點(diǎn)是:算法簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒(méi)有延時(shí)。主要缺點(diǎn)是:轉(zhuǎn)速的計(jì)算需要已知磁鏈，磁鏈觀測(cè)與控制的準(zhǔn)確性直接影響轉(zhuǎn)速辨識(shí)精度；轉(zhuǎn)速估計(jì)值對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴很大,當(dāng)電機(jī)參數(shù)變化時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能都要受到很大的影響；特別是在低速時(shí),由于磁鏈由反電動(dòng)勢(shì)積分求得，積分器的零漂問(wèn)題使計(jì)算出的磁鏈值含有積分誤差，轉(zhuǎn)速的計(jì)算精度將降低[5]。

5、反電動(dòng)勢(shì)法通過(guò)檢測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)(Back-EMF)來(lái)獲得位置信號(hào)，一般將非導(dǎo)通繞組的端電壓或相電壓中反映出來(lái)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作為反電動(dòng)勢(shì)。這種方法容易實(shí)現(xiàn)，但往往帶有很多噪聲信號(hào)，并且在電動(dòng)機(jī)低速或轉(zhuǎn)子止轉(zhuǎn)時(shí)不適用。時(shí)頻分析方法通過(guò)快速傅里葉變換分析空間矢量角波動(dòng)信號(hào)，而這個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于沒(méi)有固定基波頻率的電機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，缺點(diǎn)是計(jì)算量大且計(jì)算復(fù)雜[6]。為了降低頻率失真及快速傅里葉變換的誤差，引入了多項(xiàng)式近似方法得到頻率校正的公式，同時(shí)使諧振分析更加準(zhǔn)確[7]。由于轉(zhuǎn)速直接計(jì)算方法不存在任何誤差校正環(huán)節(jié),因此抗干擾能力和魯棒性較差,甚至出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況；另外,定子電阻、

6、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)都隨溫度變化而變化,電感要受電流集膚效應(yīng)以及磁飽和的影響。一般的，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，加上參數(shù)辨識(shí)和誤差校正環(huán)節(jié)來(lái)提高系統(tǒng)抗參數(shù)變化和抗干擾的魯棒性，才能使系統(tǒng)獲得良好的控制效果。1.2模型參考自適應(yīng)法（MARS）模型參考自適應(yīng)法是利用兩套不同的輸入變量、兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的電機(jī)模型來(lái)估計(jì)電機(jī)的同一變量。其中,不涉及被估計(jì)量的電機(jī)模型被稱為參考模型,涉及到被估計(jì)量的電機(jī)模型被稱為自適應(yīng)模型[8]-9-重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述。如圖1所示,利用這兩個(gè)模型輸出量的誤差通過(guò)辨識(shí)算法產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)速的估計(jì)值；再利用轉(zhuǎn)速估計(jì)值來(lái)修正自適應(yīng)模型,當(dāng)自適應(yīng)模型的輸出和參考模型的輸出完全相等時(shí),理論上辨識(shí)算法

7、模塊的輸出就等于電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。否則辨識(shí)算法模塊將不斷調(diào)節(jié),直到滿足誤差要求。參考模型和自適應(yīng)模型的輸出可以選擇轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量、反電動(dòng)勢(shì)、無(wú)功功率等。MRAS速度觀測(cè)器的運(yùn)算公式：（1）（2）式中，，分別為電流模型得到的磁鏈觀測(cè)值，，分別為電壓模型得到的磁鏈觀測(cè)值。圖1模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基本原理模型參考自適應(yīng)同的狀態(tài)變量作為速度整定信號(hào),但是在實(shí)際使用過(guò)程中,必須盡量提高參考模型的精度,這就要求參