[01191660]斩波串级调速自抗扰控制系统的研究

一、课题来源与背景：　　本课题是河北省教育厅科学研究计划项目（Z2008414）。课题组对斩波串级调速系统特性进行了研究，建立了等效电路及变参数动态数学模型；在对自抗扰控制算法和双闭环调速系统设计进行深入研究后，提出了斩波串级调速系统的自抗扰控制策略，提高了静态精度、改善了系统动态品质。　　二、主要研究成果及创新点包括：　　1、建立了斩波串级调速控制系统的变参数动态数学模型及其仿真模型：采用平均值模型法将斩波开关器件的作用进行等效简化，得出了等效电路；推导了以状态空间表达式形式的变参数动态数学模型，并进行二次建模开发，建立了变参数动态系统的仿真模型，实验结果说明能够在整个调速范围内描述系统特性的动态变化规律。　　2、自抗扰控制技术的计算机辅助设计软件开发：按照模块化建模思想，编写M-Funtion程序实现特殊非线性函数、应用S-Funtion定制跟踪微分器和扩张状态观测器等新型动态系统模块、利用子系统封装技术完成控制律组合和常用自抗扰控制器算法，以树形结构创建了用户自定义的自抗扰控制器模块库，实现了自抗扰技术的图形化建模，方便用于仿真研究与系统设计。　　3、基于自抗扰控制技术的斩波串级调速控制系统：提出了斩波串级调速系统的自抗扰控制策略，采用自抗扰控制器（ADRC）作为转速调节器，PI控制器为电流调节器，构成了斩波串级调速的ADRC-PI双闭环控制系统。通过定值扰动和负载扰动的仿真实验，验证了该控制系统的跟随性能和抗扰动性能都十分优越，达到了改善系统动态品质的目的。　　该项目的研究，拓展了自抗扰控制技术的应用领域，提升了斩波串级调速系统的调速品质，具有较高的学术水平和应用价值，在自抗扰控制策略应用于斩波串级调速系统方向居于国内领先水平。　　三、适用范围和存在的问题：　　该技术适用于大容量电机的转速控制，需要进一步开展控制器参数优化方法的研究。　　四、应用前景：　　串级调速控制技术的研究在当前国民经济的“节能降耗”政策下具有广泛的推广价值，本项目研究成果在高压大容量电机调速领域具有广阔的应用前景和市场需求，本研究成果还可应用于风力发电的桨距角变速恒频控制等控制领域。