一种异步电机矢量控制系统的制作方法

本发明涉及异步电机技术领域，尤其涉及一种异步电机矢量控制系统。

背景技术

异步电机凭借着组成简单，维修起来比较容易，成本也不高，能在各种不良环境中工作的优点，得到交流调速系统的青睐。后来矢量控制产生了，随着它的发展到异步电机中的运用，异步电机调速性能便是如虎添翼。当矢量控制运用到异步电机当中时，会在控制器中加入积分来达到减少减少静态误差、使系统的精度提高的目的，但随着控制器加入积分，系统会出现windup现象。

出现windup现象的原因主要是系统自身会被异步电机的电流和其他的各个条件的约束，从而会使增大系统的超调，使其稳定的时间段延长。这种情况下，交流调速系统的动态特性就会变得特别糟糕，甚至会破坏系统原有的稳定。为了避免这种现象的出现，需要引入anti-windup控制器，找到与系统相匹配的控制器就可以提高系统的动态性能，从而避免上述现象的出现。

传统的异步电机矢量控制系统在工作时，系统内部的波动会使系统的控制效果大大折扣，但是系统的波动又是不能避免的，而且系统波动会以各个形式出现，不能用确切的模型去描述。传统的pid控制面对系统的波动适应能力很弱，而且各个参数一旦变化就会干扰其控制，不得不说这是控制的一大弊端。

扰动观测器dob(disturbanceobserver)它能够监测系统出现的各种波动，而且能够补偿波动带来的误差。它最大的优点就是构成简单，数学计算少，不需要确切的模型。这些特性可以很好的去弥补pid控制的不足。

多变量、非线性、强耦合是异步电机最明显特性，这也注定了异步电机系统的复杂性，所以pid控制很难适用于异步电机。所以aw控制和dob很快就被运用到系统之中。aw控制和dob相结合的控制方法，能够很好的运用各自的特点，大大提高了系统的控制性能，使其具有更好的动静态特性。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明是将aw控制算法中的条件积分法和反计算法二者的优点相结合起来，构成变结构法，再引入扰动观测器来提升控制系统的控制性能。

一种异步电机矢量控制系统，该系统中加入aw控制器和扰动控制器，所述aw控制器算法用于扩大系统的最大输出限度，所述扰动控制器用于监测系统出现的各种波动且能够补偿波动带来的误差。

优选地，所述aw控制器采用条件积分法和反计算法。

优选地，所述aw控制方法中积分控制方程为：

un是发生输入限制的输出，us经过控制器的条件限制输出。

优选地，所述aw控制方法中反计算法的公式为：

kc是补偿系数。

优选地，所述扰动控制器的控制方法为：s1：通过勘测；s2：检查出等效的波动；s3：制造出同样大小的补偿输送到输入的端口。

aw控制的各种控制和算法主要是针对于响应的超调带来的影响。但在实际情况下，系统在运转时还会受到各种不良因素的影响，这些不利的因素都会使得系统不能正常运转，更甚的还会破坏系统的稳定性。所以对于异步电机矢量控制的各种不利因素还得做进一步的研究。实际的运用中，对于系统在调速的时候，对系统的干扰主要原因有这几个：

(1)经过分析和计算构建的模型与实际的操作的对象存在差异，导致系统在调速的时候忽略了这种误差；

(2)系统在运转的时候对应的负载也存在很多可变因素，例如负载特然发生大的变动，或者系统工作的工作环境发生大的变换等影响；

(3)电机运转时由内部零件之间的摩擦力带来的误差；

前面对于aw控制器的阐述，它最大的优点就是能够大大减小系统的超调，消除误差，但是却不能提高对于不利因素的抗性，不能到达提高系统整体性能的目的。但是dob就是针对于实际对象和构建的模型之间的差别而造成的干扰。大概通过勘测，检查出等效的波动，然后在制造出同样大小的补偿输送到输入的端口。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

本发明提出的异步电机矢量控制系统中加入了aw控制算法，主要是针对于响应的超调带来的影响；此外还加入了扰动观测器，可以降低实际对象和构建的模型之间的差别而造成的干扰。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为变结构aw控制器原理图；

图2为扰动观测器结构图；

图3为扰动观测器实现模式。

图中：p(s):实际系统、pn(s):被控对象名义模型、u:系统输入、d:干扰因素、

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

aw控制方法中运用条件积分时可以很好的防止系统的输入限制。当系统中出现输入限制时，条件积分就会接到这种反馈，从而立即停止这种输入限制，条件积分控制方程：

un是发生输入限制的输出，us经过控制器的条件限制输出。

这种方法很简便、效果好，其不足之处就是当系统设置的参数发生变化时，控制器的结构也需要随之变化，才能是系统正常运行。该方法主要是通过反馈来进行工作的。当系统出现由于饱和引起的误差时，就会出现控制器的输出和控制目标的输入之间的误差信号。通过捕捉这种误差信号，形成一种反馈，再利用该计算方法来消除这种误差。反计算法的积分公式：

其中kc是补偿系数。

这种方法要实施起来比前者更简单且更合理，但是这种算法是属于线性反馈，它的作用只是减小误差带来的影响，但是却没有办法阻止误差的增加。这是这种方法的不足之处，不能够创造出误差与饱和补偿的约束条件。

能够改变结构的aw控制器是将前两种方法向糅合的，相借鉴的一种综合算法，它继承了前两者的优点，而且又克服了二者的弊端。

这种变结构法它根据通过控制器的限幅输出和通过对象的输入的差值形成一组组反馈，也就是un＝us时，再通过反馈来消除产生的误差，从而避免出现windup现象。而当系统中un＝us时，控制器也能立刻变成pi控制器，控制方程为：

有了aw控制算法普通的pi控制器不仅能使用常用算法来计算控制器的数据，而且还可以避免windup现象的发生。

图2是扰动观测器结构图，主要是对干扰信号的监测和误差补偿输送到输入端的一个原理解析，但是并不是实际的结构图。主要是由于名义上的模型在实际上是不能够制造出来的。根据结构图设计pn(s)和q(s)，设计过程中需要根据梅森公式，利用控制理论构造每个环节的传递函数。

图3是扰动观测器实现模型，可看出名义模型的逆与低通滤波器的结合q(s)pn(s)变成可实现形式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。