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OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究
OMAL開關(guān)磁阻電機簡稱SRM,作為一種新型的機電一體化調(diào)速電機,以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強、效率高、成本低和調(diào)速性能好等優(yōu)點已廣泛應(yīng)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(lǐng)域。

OMAL歐瑪爾開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究
由于OMAL開關(guān)磁阻電機嚴(yán)重的非線性以及變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)特性增加了它的控制難度,近年來很多學(xué)者嘗試結(jié)合*智能控制策略來實現(xiàn)OMAL開關(guān)磁阻電機的控制。但因為OMAL開關(guān)磁阻電機自身的結(jié)構(gòu)與特點,很難得到一種通用的、簡單的、準(zhǔn)確的OMAL開關(guān)磁阻電機模型,使得一般的離線仿真對*智能控制策略的設(shè)計與驗證已不能滿足要求。因此,本文將半實物仿真技術(shù)應(yīng)用在OMAL開關(guān)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(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)。 論文首先介紹了OMAL開關(guān)磁阻電機的發(fā)展?fàn)顩r、原理以及國內(nèi)外的研究熱點,并提出在控制器的設(shè)計與開發(fā)過程中采用半實物仿真技術(shù)的意義。在此基礎(chǔ)上介紹了dSPACE半實物仿真系統(tǒng)的特點、構(gòu)成以及其快速原型理論。 然后對整個控制系統(tǒng)的功率驅(qū)動部分進(jìn)行了設(shè)計與開發(fā),使其適用于50W ~3 kW的四相OMAL開關(guān)磁阻電機。通過比較OMAL開關(guān)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(shè)計上采用了主回路PWM斬波的功率變換電路結(jié)構(gòu)。另外,為了滿足功率驅(qū)動器件與隔離電路等低壓電源的供電,設(shè)計了一套擁有6路獨立輸出的OMAL開關(guān)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(yīng)PID控制器。分別從單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器原理、控制模型的總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃、具體模型設(shè)計幾個方面詳細(xì)地說明了整個控制模型的設(shè)計過程。并以一臺1.1kW的四相8/6極OMAL開關(guān)磁阻電機為實驗對象,對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能進(jìn)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(kuò)展這種解決途徑。文中在提出dSPACE工作原理以及功能擴(kuò)展基本策略的基礎(chǔ)上,詳細(xì)敘述了I/O擴(kuò)展、PWM擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展的實現(xiàn)方式,對各個模塊的功能實現(xiàn)流程逐一進(jìn)行了說明。通過擴(kuò)展前后的實驗對比,進(jìn)一步證實了功能擴(kuò)展的良好效果。

OMAL歐瑪爾開關(guān)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(guān)磁阻電機控制系統(tǒng),方便地驗證了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID算法的有效性,還在應(yīng)用該控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上歸納出了一套快速開發(fā)方法,以此來提高OMAL開關(guān)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(kuò)展,一定程度上解決了dSPACE平臺使用過程中的問題,該擴(kuò)展方式也為dSPACE平臺的應(yīng)用提供了一種新的思路。