论文基于Hammerstein模型双闭环直流调速系统建模参数辨识是关于对写作直流调速论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文直流调速系统论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
【摘 要】通过借鉴“类等效”的方法建立双闭环直流调速系统的基于传递函数的简化等效模型,采用动态分离的类Hammerstein模型参数辨识方法得到其等效模型结构的参数,既能有效逼近原系统模型结构,又能观测到饱和非线性和死区非线性等系统非线性环节的动态性能变化情况.
【关键词】双闭环直流调速 系统建模 参数辨识 Hammerstein模型 类等效
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）06C-0188-03
自动化生产线上的许多生产机械要求在一定的范围内既能保证具有良好的稳态、动态性能,又能够实现速度的平滑调节,双闭环直流调速系统由于其调速范围广、静差率小、稳定性好等特点,在电力拖动自动控制系统中被广泛应用.
但是由于该调速系统的结构复杂,控制器的可调参数较多,使得双闭环直流调速系统在设计和校正上存在较大的困难.双闭环直流调速系统经过系统设计和仿真验证,得到一个理论上的参数设置,但是应用于现场后,常常由于负载和电机励磁变化、交流电源电压波动、放大器输出电压漂移等干扰因素,导致转速调节效果不好,运行情况和理想设计值有较大的误差.因此为保障系统的正常运行,还需要结合现场情况进行微调,通常采用经验法和凑试法达到稳定状态.同时,为了更好的对该调速系统稳态和动态性能进行分析,还需要将现场凑试稳定后的系统的数学模型还原出来.
国内外学者对于双闭环直流调速系统的建模及参数辨识进行了大量的研究,目前对DLM系统建模的方法主要有两种：一是借鉴智能控制体系中关于复杂对象进行精确建模的“类等效”简化建模法,这种方法通过采用各类改进的遗传算法,对建立的双闭环直流调速系统的非线性状态空间模型的参数进行辨识；第二种是借助软件模拟和数据分析建立系统模型的方法,例如有学者提出针对双闭环直流调速系统的性能对直流电机及机械负载对象参数依赖性大的问题,提出一种基于电机机理模型的参数辨识和调节器自整定的方法；有学者提出在Matlab/xPC目标环境下使用递推最小二乘法对某型直流电机进行参数的在线辨识,获得某工作转速下的动态结构图参数,再针对该结构图,在Simulink环境下对速度调节器和电流调节器的PI调节器参数进行整定和仿真,达到满意效果.
本文通过借鉴“类等效”的方法建立双闭环直流调速系统的基于传递函数的简化等效模型,采用动态分离的类Hammerstein模型参数辨识方法得到其等效模型结构的参数,既能在一定程度上逼近系统模型结构,又能观测到饱和非线性和死区非线性等系统非线性环节的动态性能变化情况.
一、双闭环直流调速系统（DLM）的建模
(一)双闭环直流调速系统简介
无静差双闭环直流调速系统电路结构原理如图1所示.
测速发电机TG测量电动机转速,以电压形式Un输出,该转速电压Un和给定电压Un*比较后得到转速偏差△Un,经放大器放大后作为电力电子变换器的控制电压UC,UPE输出可控直流电压Ud0,用以调节电机转速,最终使得电机转速和设定速度一致.
同时,引入电流截止负反馈ACR来限制动态过程的冲击电流；转速电压、电流和给定电压、电流的比较和放大环节使用输出带有限幅的PI调节器以获得良好的静、动态特性.
(二)双闭环直流调速系统的数学建模
根据系统的工作原理以及图1各个环节输入输出之间的关系,计算双闭环直流调速系统各模块的传递函数,其中：
转速调节器ASR：
电流调节器ACR：
检测环节中直流闭环调速系统的测速反馈环节和电流截止负反馈环节的响应都可以认为是瞬时的,因此这两个环节的传递函数就是它们的放大倍数,即测速装置电压放大倍数为α,电流检测装置电流放大倍数为β.
连接各个环节的传递函数表达式,得到该系统的动态结构框图,如图2所示：
（三）基于“类等效”的DLM系统结构框图等效化简
要对双闭环直流调速系统的结构图进行等效化简,必须先熟悉其起动过程,图3所示为双闭环直流调速系统的起动过程曲线：
目前有研究成果详细介绍了该系统起动过程中转速调节器ASR和电流调节器ACR的工作原理.基于“类等效”模型简化的方法,在第I阶段,即电流上升（0-t1）时间段,由于其电流变化迅速,使得整个过程时间非常短,转速变化不大,因此我们把这一阶段的影响忽略不计；在第II阶段,即恒流升速（t1-t2）时间段,ASR始终在饱和状态,转速调节器相当于开环,ACR起主要调节作用,不应饱和,为使转速和电流呈线性增长,可以把系统中电机和电流环等效为一个积分环节,并设积分时间常数为T2；第III阶段,即转速调节（t2以后）时间段,ASR退出饱和,起主导调节作用,转速仍然上升至t-t3时达到峰值,此后减速直至稳定,而转速调节器ACR则作为一个电流随动子系统,力图使Id尽快地跟随其给定值Ui*.
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