1.4  本文的主要工作

本文分析和综合了永磁同步电机的数学模型、遗传算法优点以及运用遗传算法优化PID控制,并利用simulink建模并仿真。

论文的总体工作如下:文献综述

第一章作为绪论,阐述了本课题的研究背景和研究意义

第二章研究了永磁同步电机的数学模型,分析了永磁同步电机的矢量控制方法,最后给出了本次研究的控制总图。

第三章详细介绍了遗传算法的定义和使用方法,以及运用遗传算法的优点与传统控制方法进行比较和结果分析。

    第四章着重介绍了simulink建模,并且使用simulink对本次研究进行仿真,给出了simulink仿真用原图,最后对仿真结果分析和小节。

最后简要总结了本课题的研究工作,同时指出了系统有待于继续改进与完善的几个方面,并对今后的工作进行了展望。

2  永磁同步电机的数学模型和控制策略

任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。直流电动机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°,因此可以独立调节;交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直,互相影响。因此,长期以来,交流电动机的转矩控制性能较差。经过长期研究,目前的交流电机控制有恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等方案。

2.1  永磁同步电机的数学模型

交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上,永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中,定子与转子始终处于相对运动状态,永磁体与绕组,绕组与绕组之间相互影响,电磁关系十分复杂,再加上磁路饱和等非线性因素,要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型[9],我们通常做如下假设:

① 忽略电机的磁路饱和,认为磁路是线性的;

② 不考虑涡流和磁滞损耗;

③ 当定子绕组加上三相对称正弦电流时,气隙中只产生正弦分布的磁势,忽略气隙中的高次谐波;

④ 驱动开关管和续流二极管为理想元件;源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

⑤ 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。

永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成,在两相旋转坐标系下的数学模型如下:

(l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示

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