基于滑模变结构控制的异步电机速度控制的应用研究_

基于滑模变结构控制的异步电机速度控制的应用研究
   胡俊达，胡慧，邹文斌，叶卫
   （1.湖南工程学院电气工程系，湖南湘潭，411101；2.湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙，410082；3.湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭，411105）
   [摘要]对滑模变结构控制进行了分析研究。滑模变结构控制具有响应速度快，超调量小，控制精度高，较强的鲁棒性和抗干扰能力等优点，特别适应于异步电动机这种高阶的非线性、强耦合的多变量系统。文中对速度控制环如何应用滑模变结构控制进行设计作了较实用的探讨与研究，介绍了应用新型芯片DSP-ADMC331设计和构建滑模控制变结构的异步电机速度控制系统，其有着广阔的应用前景。
   [关键词]滑模变结构控制；感应电动机；交流调速；DSP
   [中图分类号]TP273；TM921.51[文献标识码]A[文章编号]1000-3983（2006）05-0032-04
   1引言
   由V.I.UTKIN等学者于六十年代初提出的变结构
   控制（VSC Variable Structure Control）是一种特殊的非线性控制模式，它具有响应速度快，超调量小，控制精度高，较强的鲁棒性与抗干扰等优点，并能适应有特殊控制要求的场合。近20年来由于计算机技术、微电子技术和电力电子技术的迅猛发展，促进了变结构控制理论应用的深入和扩展应用。
   变结构控制本质上是一种特殊的非线性控制，其非线性表现为控制的不连续性。所谓变结构系统，是指系统在整个运行调节过程中，有几个不同的调节器结构。根据运行参数的变化使系统中环节之间的联接方式发生变化。建立变结构系统的基本思想在于组织好这几个调节器结构，并根据控制指标和控制要求，在对对象的控制过程中选取不同的调节器进行切换，以便在每一控制过程和控制时段最大限度地利用每一调节器结构的良好性能。引入变结构控制系统的好处之一是可以得到任一单独的调节器所无法得到的有用的性质。如通过开关逻辑可以将两个都不稳定的或品质差的子系统综合成一个高质量的稳定系统。异步感应电机本质上是一个高阶的、非线性的、强耦合的多变量系统，由于变结构控制自身的非线性及其高速切换，其特别适用于像异步感应电机这种复杂对象的控制[1,2]。本文对如何应用变结构控制理论于异步电机调速控制做了较深入的研究。

   在图5中虚线为常规PI控制速度响应曲线的仿真波形，实线为采用滑模变结构速度调节器控制速度响应曲线的仿真波形。从仿真图中的数据，可注意到常规PI控制速度响应曲线有近20%的超调，且有2个周波的振荡；而采用滑模变结构速度调节器控制速度响应曲线仅为不足5%的超调，只有半个周波的振荡。采用滑模变结构速度调节器交流调速系统的控制品质可与其他智能控制系统相当，但滑模变结构速度调节器交流调速系统结构简单得多。现场测试的试验数据所作出的曲线与仿真波形类同，抖动现象基本消除。
   6  结论
   本文讨论了滑模控制原理、策略和滑模变结构速度调节器设计，介绍了应用电机控制专用DSP芯片ADMC331-DSP作为控制核心，构建滑模变结构速度调节器交流调速系统。由于滑模变结构控制具有结构简单，响应速度快，超调量小，控制精度高，较强的鲁棒性和抗干扰能力等优点，加上电机控制专用DSP芯片具有的高速信号实时处理能力和运算能力，可以实现异步电机的高性能控制。仿真实验与实际应用验证了以上结论。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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