一种交流电动机变频调速动态控制方法

摘要

本发明公开了一种交流电动机变频调速动态控制方法，它是基于完全线性定常控制的解耦控制方法。首先选择一个解耦的线性定常的两输入两输出系统作为转矩和磁链控制的解耦的理想目标模型；将实际变频调速系统与此理想模型之间的“差异”等效为解耦的理想目标模型的“扰动”输入；然后设计状态观测器对此扰动进行状态估值；再设计前馈控制器对此扰动进行补偿控制；从而实现对转矩和磁链的动态解耦。最后对此已解耦的理想模型设计转速调节器，从而达到对交流电动机的转速进行动态控制的目的。本发明控制方法不需知道被控对象的精确数学模型，系统动态设计和实现完全在线性系统理论范畴内，容易掌握、计算量小、工程实现简单。

主权项

1.一种交流电动机变频调速动态控制方法，其特征在于，采用控制器，控制器包括转速调节器和解耦控制器，具体按照以下步骤实施：步骤1：设置一个给定转速ω^*和给定磁链作为给定信号输入给控制器；通过机械转速检测装置检测交流电动机的实际转速ω，并且通过磁链和转矩观测器检测交流电动机的定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e，将实际转速ω、定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e作为反馈信号输入给控制器；步骤2：转速调节器的输出是转矩给定解耦控制器以转矩给定和给定磁链为给定输入，以实际定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e为反馈信号，输出控制信号ω₁和U_sm作为逆变器的控制信号，用线性控制方法对电磁转矩T_e和定子磁链Ψ_s实施解耦控制；对电磁转矩T_e和定子磁链Ψ_s解耦控制，具体按照以下步骤实施：a.确定系统被控对象∑_p设定系统被控对象∑_p由逆变器和三相交流电动机组成，被控对象∑_p的输入为与逆变器输出三相正弦电压的角频率和电压峰值相对应的控制信号ω₁和U_sm，输出为定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e，定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e作为解耦控制反馈信号；b.确定解耦的理想目标模型∑_I根据上步确定的系统被控对象∑_p的控制性能指标，选择一个解耦的线性定常的两输入两输出系统作为对定子磁链Ψ_s和电磁转矩T_e控制的解耦的理想目标模型∑_I，将系统被控对象∑_p与解耦的理想目标模型∑_I之间因耦合和非线性导致的差异等效为扰动输入，记为Δ；c.将扰动Δ扩充为状态变量；d.设计状态观测器，对上步得到的扰动Δ的状态变量进行状态估值；e.设计前馈控制器∑_C，使得观测出的估值和与实际扰动相抵消，实现对∑_S中Δ₁和Δ₂进行补偿，∑_S为被控对象的线性定常替代模型，施控后的复合系统的输入输出性能跟踪上解耦的理想目标模型∑_I，使定子磁链ψ_s和电磁转矩T_e解耦；步骤3：设计转速调节器，用转速调节器对转矩的解耦的理想目标模型进行控制，使得控制器输出相应的控制信号给逆变器，让交流电动机的实际转速跟踪上给定转速。