基于Popov超稳定性的矿用局部通风机矢量控制系统的研究

作     者：杜书杰 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马宪民

授予年度：2009年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：矿用局部通风机 模型参考自适应系统 超稳定性理论 矢量控制 无速度传感器 

摘      要：局部通风机是煤矿井下掘进过程的主要设备,其性能直接影响着瓦斯的安全排放,随着电力电子技术的发展和对安全节能的日益重视,矿用通风机正向节能化、高效化和低噪声化方向发展。本文对目前矿用局部通风机的控制方式进行初步探讨,为了满足瓦斯智能排放系统的技术要求,需要对局部通风机进行变频调速控制,鉴于煤矿井下的工作环境和交流电机的鲁棒性,提出了对局部通风机的控制方式采用无速度传感器矢量控制方法。 本文首先介绍了异步电机的调速方法以及矢量控制的原理,分别阐述了异步电机的数学模型、坐标变换和异步电机的可控可观性等。对用于异步电机调速的矢量控制方法进行分析比较,分析了转子磁场定向的原理及转子磁场定向下异步电机的矢量控制方法。研究了模型参考自适应系统和Popov超稳定性理论,运用基于超稳定性理论的模型参考自适应系统设计了无速度传感器矢量控制系统转速辨识的自适应律。 其次,研究了无速度传感器矢量控制系统的两个主要问题:磁链观测和转速估算。磁链观测器采用转子磁链电流模型,电流模型不含纯积分项,避免了积分误差和漂移问题,其观测值是渐进收敛的,低速观测性强。转速估算采用基于超稳定性理论的模型参考自适应方法,它具有比较高的观测精度,估算速度和实际速度误差小,响应快。 最后,建立了基于模型参考自适应系统的无速度传感器矢量控制系统的仿真模型,并对系统的软、硬件进行了设计。在Matlab/Simulink环境下对该系统进行了仿真实验,系统的仿真实验结果表明,基于模型参考自适应系统的无速度传感器矢量控制系统具有较好的静态和动态性能。