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OMAL歐瑪爾開關磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究
OMAL開關磁阻電機簡稱SRM,作為一種新型的機電一體化調速電機,以其結構簡單、可靠性強、效率高、成本低和調速性能好等優(yōu)點已廣泛應用于牽引運輸、家用電器、通用工業(yè)、航空工業(yè)和伺服系統(tǒng)等各個領域。

OMAL歐瑪爾開關磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究
由于OMAL開關磁阻電機嚴重的非線性以及變結構、變參數(shù)特性增加了它的控制難度,近年來很多學者嘗試結合*智能控制策略來實現(xiàn)OMAL開關磁阻電機的控制。但因為OMAL開關磁阻電機自身的結構與特點,很難得到一種通用的、簡單的、準確的OMAL開關磁阻電機模型,使得一般的離線仿真對*智能控制策略的設計與驗證已不能滿足要求。因此,本文將半實物仿真技術應用在OMAL開關磁阻電機的控制中,開發(fā)了一套基于dSPACE半實物仿真平臺的OMAL開關磁阻電機控制系統(tǒng)。 論文首先介紹了OMAL開關磁阻電機的發(fā)展狀況、原理以及國內外的研究熱點,并提出在控制器的設計與開發(fā)過程中采用半實物仿真技術的意義。在此基礎上介紹了dSPACE半實物仿真系統(tǒng)的特點、構成以及其快速原型理論。 然后對整個控制系統(tǒng)的功率驅動部分進行了設計與開發(fā),使其適用于50W ~3 kW的四相OMAL開關磁阻電機。通過比較OMAL開關磁阻電機的幾種基本控制方式與常見功率變換電路,本文選用了電壓PWM斬波控制為該系統(tǒng)的主要控制方式。為了便于電壓PWM斬波控制,在功率變換電路的設計上采用了主回路PWM斬波的功率變換電路結構。另外,為了滿足功率驅動器件與隔離電路等低壓電源的供電,設計了一套擁有6路獨立輸出的OMAL開關電源。 在電機的控制策略方面,本文引入了單神經(jīng)元自適應PID控制器。分別從單神經(jīng)元自適應PID控制器原理、控制模型的總體結構規(guī)劃、具體模型設計幾個方面詳細地說明了整個控制模型的設計過程。并以一臺1.1kW的四相8/6極OMAL開關磁阻電機為實驗對象,對系統(tǒng)的動態(tài)響應性能進行了測試,得到了良好的控制效果。 zui后,針對dSPACE使用過程中的一些問題,提出了采用FPGA來實現(xiàn)dSPACE功能擴展這種解決途徑。文中在提出dSPACE工作原理以及功能擴展基本策略的基礎上,詳細敘述了I/O擴展、PWM擴展、A/D擴展的實現(xiàn)方式,對各個模塊的功能實現(xiàn)流程逐一進行了說明。通過擴展前后的實驗對比,進一步證實了功能擴展的良好效果。

OMAL歐瑪爾開關磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究
通過本文的工作,不僅開發(fā)了一套基于dSPACE的OMAL開關磁阻電機控制系統(tǒng),方便地驗證了單神經(jīng)元自適應PID算法的有效性,還在應用該控制系統(tǒng)的基礎上歸納出了一套快速開發(fā)方法,以此來提高OMAL開關磁阻電機控制器的開發(fā)效率,縮短開發(fā)時間。另外,通過運用FPGA對dSPACE實現(xiàn)了功能擴展,一定程度上解決了dSPACE平臺使用過程中的問題,該擴展方式也為dSPACE平臺的應用提供了一種新的思路。