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具有相乘非线性的马达速度鲁棒控制
资讯类型:行业新闻 加入时间:2009年8月3日9:55
 
具有相乘非线性的马达速度鲁棒控制
   白国长  祁晓野  王占林
   (北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191)
   摘   要:变转速变排量联合控制是一种新型的容积控制,具有效率高和相对快的响应,但由于具有相乘的本质非线性,给控制带来一定的难度.针对变频调速变排量联合控制的泵控马达速度试验系统,建立了系统的数学模型,对存在的本质非线性问题,提出采用精确反馈线性化方法进行线性化处理,并设计了基于积分滑模面的马达速度滑模变结构控制器.由于系统参数多,各个参数是变化的且不易确定,造成常规的滑模变结构控制输出抖振现象严重,为降低输出抖振现象,提出采用自适应模糊滑模控制器进行改进,并对稳定性进行证明.最后对该控制方法的抗干扰性和正弦信号跟踪性进行了仿真试验,仿真结果验证了所设计的控制方法正确性.
   关 键 词:精确反馈线性化;滑模变结构控制;转速排量联合控制;本质非线性
   中图分类号: V 227. 83
   文献标识码: A    文章编号: 1001-5965(2008)07-0803-04
   容积调速回路利用变量机构的位置控制作用,改变泵或马达的排量来调节执行元件的运动速度.没有溢流损失和节流损失,效率较高,适用于大功率系统.但是传统的容积调速回路存在一些缺点:响应特性明显低于阀控系统,在需要高响应的场合受到限制;斜盘的摆角只能局限在一定的范围,因此调速范围有限;电机转速固定,因而小流量时泵仍作高速运转,磨损与噪声状态得不到应有的改善;电机效率随负载而变化,在轻载时效率很低.
   液压变频调速是利用变频器,通过改变泵的转速,在泵的排量不变的情况下改变泵源的输出流量,进而改变执行机构如马达或液压缸的速度.相对于传统的容积控制,其效率更高,且没有变量机构故障率高的缺点,但由于电机磁饱和现象,转子转动惯量大,存在响应速度更低的缺点.
   若在改变排量的同时改变转速,可以解决或减轻上述问题,但由于存在着转速和排量相乘的本质非线性,给控制带来许多问题,本文研究利用精确反馈线性化的方法进行线性化处理,并采用变结构的控制方法进行控制.
   1 系统数学模型的建立
   实验室联合控制的泵马达试验系统,采用矢量控制变频驱动变量泵.对试验系统建立数学模型,如图1所示[1],图中各参数含义见文献[1].对该模型进行适当简化,见图2,取状态变量:
   
   
   
   
   当给定的信号为600+100sint时,其速度跟踪曲线见图4,2条曲线也基本上是重合的.说明自适应模糊滑模变结构控制良好的适应性能.
   
   对于参数摄动的影响这里不做仿真研究,由变结构控制的原理得到保证[3].
   5 结 论
   对于转速排量联合控制的系统,由于本质上的非线性,故一般的控制方法难以奏效.本文提出的采用反馈线性化方法把它转换为线性系统,采用滑模变结构进行控制,并采用自适应模糊滑模变结构控制进行改进,经仿真验证在负载变化时速度恒定且有很好的跟踪性能,具有很好的控制效果.

文章来自:滑模技术交流网
文章作者:信息部
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