导　　师： 毛宗源

学科专业： H1101

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 交流电机是当代社会中为生产和人民生活提供动力的重要机械。本论文主要研究交流电机的智能控制问题。由于交流电机自发明以来得到广泛应用，对交流电机的控制问题早已有了许多深入而被透彻地研究，因此，对交流电机提出新的智能控制策略也是一个困难的工作。 永磁同步电机，尤其是中小型永磁同步电机，作为一种具有广泛应用前景的动力设备，其智能控制方式，是本论文研究的一个重要内容。本论文将对永磁同步电机的研究，集中于直接转矩控制这一新型的控制方式上。 永磁同步电机直接转矩控制，相对矢量控制等方式，虽然有控制方式简单的特点，但也存在着不足，对定子电阻变化的敏感是其中之一。本文采取检测电机转速变化来反应定子电阻变化影响，并用智能调整控制器参数的方式来确保控制的效果。第一种方法是采用自适应在线遗传算法来调整直接转矩控制系统的控制器参数，用在线方式提高控制的实时性。 由于遗传算法需要对每一代每一个体的控制效果进行测算，因此花费了大量的时间，影响对电机控制的实时性。本文对免疫系统中的独特型免疫网络理论的机制进行了独特的思考，用独特型免疫网络的作用机理分析pid控制规律在控制系统中所起的作用，从独特型免疫网络理论的微分方程模型出发，提出了另一种新型的pid控制器参数进行智能调整的方法，将这种方法用于永磁同步电机直接转矩控制调速系统的研究中。 为进一步检验本文提出的基于独特型网络理论的新型pid控制器参数调整策略，将这种控制策略用于三种典型控制对象的系统中，得到了较好的控制效果，分析了在多次抗原侵入的条件下，实现抗体记忆、衰退，及避免免疫网络产生“超敏反应”的问题。 通过现代控制理论来实现使用最广的感应电机系统的高性能控制。根据感应电机的基本特性提出了一种新的无源性控制方法，该方法利用稳定性与无源性的关系，通过输出反馈实现感应电机系统的无源性，再利用无源性与稳定性的性质通过输出反馈来实现系统的全局稳定，该方法容易实现扩展至其它电机系统。 本论文的主要创新点是： 采用动态调整控制器参数的方式，解决永磁同步电机直接转矩控制系统中定子电阻变化对控制效果的影响。通过根据转速的变化，利用遗传算法和免疫网络控制策略对pi控制器参数进行优化，动态调整转矩给定值的方式，实现定子电阻变化情况下的转速的稳定，保证控制的精度。证明了用调节转矩给定来克服定子电阻变化引起的输出误差的方法是可行的，超越了交流调速技术发展以来一直存在的需要对电阻变化进行估计的思路，为解决定子电阻变化影响直接转矩控制精度的问题提供了一个新思路。在保证控制效果的同时，简化控制的成本，实现控制的经济性。 对独特型免疫网络理论的机制进行了独特的思考。用独特型免疫网络的作用机理分析了pid控制器各参数间的关系，并把pid控制器作为一个独特型免疫网络，以pid参数作为免疫网络的抗体，以控制器的输入作为外来抗原，把控制器对输入即系统误差的响应作为免疫网络对抗原侵入的免疫响应，构造了一种新型的免疫网络控制器。所提出的免疫网络pid控制器用于永磁同步电机直接转矩控制的调速系统和典型系统的控制的仿真研究中，得到了较好的控制效果。表明这种控制策略能实现系统的有效控制，能用于电机系统和典型控制对象系统。本文提出的控制策略，通过规则的设置，实现了控制器参数的动态调整，计算量小，能实现输出平稳，克服了一般智能控制策略需要进行大量计算的问题，大大减少了计算时间。并且结合生物系统免疫网络的工作原理，提出了在多次抗原侵入(输入变化)的条件下，实现抗体的记忆和衰退，避免所提出的免疫网络因抗体浓度过高产生“超敏反应”的问题，为免疫网络控制策略在抗原不断侵入情况下保持网络稳定提供了可行途径。 根据感应电机的基本特性提出了一种新的无源性控制方法，该方法从感应电机系统的物理性质——无源性出发，利用稳定性与无源性的关系，通过输出反馈实现感应电机系统的无源性及实现系统的全局稳定，本方法避免了矢量控制和状态精确反馈方法中的非线性项的对消，因此系统的稳定性区域不存在奇异点。该方法容易实现扩展至其它耦合磁场的电机控制系统。

关 键 词： 永磁同步电机 直接转矩 智能控制 感应电机无源性控制

分 类 号： [TM351 TM301.2]

领　　域： [电气工程] [电气工程]