永磁无刷电机操动机构的建模仿真及自适应控制

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操动机构对断路器的安全运行起着重要的作用,近年来,我国智能电网发展非常迅速,高压开关设备的智能化成为电力系统可靠性的一个重要指标。为了提升高压开关设备智能化性能,建立模糊神经网络自适应PID控制策略,实现永磁无刷直流电机操动机构的智能化控制,本文从建模仿真及操作实验等方面开展如下研究工作:(1)分析电机的运动过程,计算电机输出电磁转矩与绕组电压的关系,通过MATLAB建立控制系统仿真模型,并开展了相关仿真实验,为电机操动机构的控制提供了理论依据。(2)建立了常规PID和模糊神经网络PID两种不同的控制器,运用到控制系统仿真模型当中,并且开展了相关实验。得出以下结论,在相同的负载扰动情况下,加入常规的PID控制器的模拟仿真实验模型中,控制系统对于有效抑制负载变化和硬件扰动的控制能力相对来说较差,最大的速度跟踪误差是0.46m/s;在模糊神经网络自适应PID控制器的仿真模型中,控制系统通过快速调整PID控制参数,达到有效抑制负载扰动的目的,最大的电机转速跟踪误差是0.14m/s。相比于PID控制,误差降低了0.32m/s,验证了模糊神经网络自适应PID控制策略的有效性和准确性。(3)开发了以DSPF28335单片机为核心处理器的操动机构控制装置。电机控制系统的主控制程序和各子控制程序是通过模块化的设计方法,用CCS6.0进行程序编写,并完成调试工作。(4)开展电机操动机构的常规操作试验和智能调控试验。结果表明,PID控制效果较差,最大电机转速跟踪误差值为0.42m/s;而模糊神经网络自适应PID控制在整个控制过程中通过实时调整PID参数的大小,实现良好的电机转速跟踪控制,最大电机转速跟踪误差不大于0.23m/s,减小了控制过程中的跟踪误差,实现了永磁无刷直流电机操动机构运动过程中的有效跟踪控制。
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