矢量控制学习心得体会

矢量控制学习心得体会（通用10篇）

篇1：矢量控制学习心得体会

矢量控制学习心得体会

这学期跟着严老师学习了运动控制这门课程，加深了对电机拖动在实例中的运用，而矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，虽然通过坐标变换可以使之降阶并简化，但并没有改变其非线性、多变量的本质。因此，需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向这样一个动态模型。按转子磁链定向的矢量控制系统便是其中一种。异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了。由于进行坐标变换的是电流的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统，简称VC系统。在设计矢量控制系统时，可以认为，在控制器后面引入的反旋转变换器VR-1与电机内部的旋转变换环节VR抵消，2/3变换器与电机内部的3/2变换环节抵消，如果再忽略变频器中可能产生的滞后，则图6-53中虚线框内的部分可以完全删去，剩下的就是直流调速系统了。可以想象，这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。

矢量变换包括三相/两相变换和同步旋转变换。在进行两相同步旋转坐标变换时，只规定了d，q两轴的相互垂直关系和与定子频率同步的旋转速度，并未规定两轴与电机旋转磁场的相对位置，对此是有选择余地的。按照图6-53的矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时，可设置磁链调节器AR和转速调节器ASR分别控制r 和 ，如图6-55所示。为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链r 对电磁转矩 Te 的影响。比较直观的办法是，把ASR的输出信号除以r，当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消，且变频器的滞后作用可以忽略时，此处的（ r）便可与电机模型中的（ r）对消，两个子系统就完全解耦了。这时，带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统，可以采用经典控制理论的单变量线性系统综合方法或相应的工程设计方法来设计两个调节器AR和ASR。应该注意，在异步电机矢量变换模型中的转子磁链 r 和它的定向相位角  都是实际存在的，而用于控制器的这两个量都难以直接检测，只能采用观测值或模型计算值。

要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需要。开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时影响越严重。因此，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的电压、电流或转速等信号，利用转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位。利用能够实测的物理量的不同组合，可以获得多种转子磁链模型。电流控制变频器可以采用如下两种方式：1.电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器，2.带电流内环控制的电压源型PWM变频器。带转速和磁链闭环控制的矢量控制系统又称直接矢量控制系统。在磁链闭环控制的矢量控制系统中，转子磁链反馈信号是由磁链模型获得的，其幅值和相位都受到电机参数 Tr 和 Lm 变化的影响，造成控制的不准确性。

有鉴于此，很多人认为，与其采用磁链闭环控制而反馈不准，不如采用磁链开环控制，系统反而会简单一些。在这种情况下，常利用矢量控制方程中的转差公式（6-135），构成转差型的矢量控制系统，又称间接矢量控制系统。）它继承了第6.5.2节基于稳态模型转差频率控制系统的优点，同时用基于动态模型的矢量控制规律克服了它的大部分不足之处。图6-60绘出了转差型矢量控制系统的原理图，其中主电路采用了交-直-交电流源型变频器，适用于数千kW的大容量装置，在中、小容量装置中多采用带电流控制的电压源型PWM变压变频器。i*sm和i*st 经直角坐标/极坐标变换器K/P合成后，产生定子电流幅值给定信号 i*s 和相角给定信号 *s。前者经电流调节器ACR控制定子电流的大小，后者则控制逆变器换相的时刻，从而决定定子电流的相位。定子电流相位能否得到及时的控制对于动态转矩的发生极为重要。极端来看，如果电流幅值很大，但相位落后90°，所产生的转矩仍只能是零。由以上特点可以看出，磁链开环转差型矢量控制系统的磁场定向由磁链和转矩给定信号确定，靠矢量控制方程保证，并没有实际计算转子磁链及其相位，所以属于间接矢量控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

在以后的发展中，采用高速电动机控制专用DSP、嵌入式实时软件操作系统，开发更实用的转子磁场定向方法和精确的磁通观测器，使变频器获得高起动转矩、高过载能力，将是未来矢量控制技术的重要发展方向。无速度传感器的交流异步电动机驱动系统和永磁电动机驱动系统控制也是开发热点之一。永磁电动机驱动系统由于它的高效、高功率因数、高可靠性而得到越来越多的关注。无刷电动机的无位置传感器控制和正弦波电流控制，在应用方面已趋成熟。开关磁阻电动机在许多领域应用也取得了很多进展。

篇2：矢量控制学习心得体会

射流推力矢量控制技术研究

射流推力矢量控制技术是一种全新概念推力矢量技术,其具有机械式推力矢量喷管无法比拟的优点.文中概要介绍了射流推力矢量控制技术喷管的工作原理、基本概念和发展情况.着重介绍了几种典型控制方法和其优缺点,以及国内外试验情况,并提出国内在射流推力矢量控制技术方面应发展的方向.

作 者：连永久 LIAN Yong-jiu  作者单位：沈阳飞机设计研究所,辽宁,沈阳,110035 刊 名：飞机设计 英文刊名：AIRCRAFT DESIGN 年，卷(期)： 28(2) 分类号：V233.7+57 关键词：二次流   射流推力矢量   喷管   激波   反向流  

篇3：矢量控制学习心得体会

异步电机运行时极易受温度、磁饱和以及运行的频率的影响,定、转子电阻受温度变化而变化使得磁链计算与实际存在偏差。同时,导致了转矩和磁链的稳态误差和瞬态振荡[2]。由于滑模控制器设计时与参数及扰动无关,这就使得滑模控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏[3]。因此,提出一种基于转子磁链滑模控制器的异步电机矢量控制方案,通过这个摆脱磁链调节对电机参数的依赖,提高异步电机的转矩和转速动静态性能。

1 异步电机数学模型

异步电机在系统中实现MT同步坐标,转子磁场定向是将M轴与转子磁场方向重合[4,5],在转子磁场定向矢量控制下,,可得按转子磁场定向的电压基本方程式为:

M-T同步坐标系的磁链方程为:

利用上式对定子电压解耦得

可知通过usT、us M分别控制is T、is M,必须加上电压补偿量us Tc、us Mc。

上述公式字母含义:p积分因子,Ls定子电感,Lm互感,Lr转子电感,Rs定子电阻,Rr转子电阻,ωs定子角速度,ωr转子角速度,ωsl转差角速度,Tr= LrRr转子时间常数,Ts= LsRs定子时间常数,漏感系数。

2 滑模控制器的设计

2.1 滑模控制原理

滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)是一种变结构的控制策略。这种控制策略与常规控制的根本区别在于控制的不连续,即一种使系统“结构”随时间变化的开关特性。该控制特性可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹做小幅度、高频率的上下运动,即所谓的滑动模态或“滑模”运动。这种滑动模态是可以设计,且与系统的参数及扰动无关。这样,处于滑模运动的系统就具有很好的鲁棒性[6]。

2.2 滑模控制器的设计

由式(3)可知磁通调节器传递函数为

ψr M用è代替可简化为

设计滑模函数为

c满足Hurwitzt条件,及c >0 。跟踪误差:

è*为指定磁链信号, è 为转子磁链信号。

定理1.在磁通调节器(7)下,系统(8)稳定。

证明:构造如下lyapunov函数:

为了使该系统具有很好的鲁棒性采用指数趋近律设计,则有

根据lyapunov稳定性理论知, 为了保证,设计滑模控制率为

3 控制系统及仿真结果

图1 所示为异步电机矢量控制系统框图,控制系统主要包括:转矩调节器、转速调节器、磁链调节器、矢量逆变器、电压补偿和磁链、转矩和空间角度计算模块。

为了验证滑模控制器对异步电机性能的改善,建立了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真参数见表1。

通过突变负载模拟外界干扰分别对SMC控制系统与PI控制系统性能的影响:给定转速是90rad/s,初始转矩是0 N.m,在0.4s时突加300N.m, 在0.65s减为负100N.m,在0.8s时增加150N.m,仿真结果见图3。由图3 可知,转矩在0.02就趋近稳定,矢量控制具有较好动、静态性能。在0.8s时,PI控制系统的转矩有明显的波动;而SMC控制系统转矩几乎保持恒定,说明具有良好的鲁棒性。故仿真结果验证SMC控制系统对外部干扰表现出较好的鲁棒性和抗干扰能力,能提高异步电机的转矩动静态性能。

通过改变电机参数值模拟内部参数变化分别对SMC控制系统与PI控制系统性能的影响:增加转动惯性和定子电阻到原值200%,转子电阻到原值120%,他条件不变,仿真结果如图4 和图5。由图4 知,SMC控制系统角速度波形更接近给定角速度、超调量小。由图5 可知:PI控制系统明显发生震荡,而SMC比较稳定。故仿真结果验证SMC控制系统对电机内部参数变化表现出较好的鲁棒性和抗干扰能力,能提高异步电机的转矩和转速动静态性能。

4 结论

篇4：矢量控制学习心得体会

【关键词】矢量控制；变频器；数控车床

数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。

在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能：（1）宽调速范围，且速度稳定性能要高；（2）在断续负载下，电机的转速波动要小；（3）加减速时间短；（4）过载能力强；（5）噪声低、震动小、寿命长。

1.变频器矢量控制阐述

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

2.数控车床主轴变频的系统结构与运行模式

2.1主轴变频控制的基本原理

由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为：n=（60f/p）×（1-s）

其中P—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz（甚至更高频率）之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。

当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。

变频器在数控车床的应用中变频器与数控装置的联系通常包括：（1）数控装置到变频器的正反转信号；（2）数控装置到变频器的速度或频率信号；（3）变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。

2.2主轴变频控制的系统构成

不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀，而使用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就提高了效率。

在本系统中，速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道（电压或电流），通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。

3.无速度传感器的矢量控制变频器

3.1主轴变频器的基本选型

目前较为简单的一类变频器是V/F控制（简称标量控制），它就是一种电压发生模式装置，对调频过程中的电压进行给定变化模式调节，常见的有线性V/F控制（用于恒转矩）和平方V/F控制（用于风机水泵变转矩）。

标量控制的弱点在于低频转矩不够（需要转矩提升）、速度稳定性不好（调速范围1：10），因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰，而矢量控制的变频器正逐步进行推广。

所谓矢量控制，最通俗的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能，通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位，用以维持电机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。

矢量控制相对于标量控制而言，其优点有：（1）控制特性非常优良，可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美；（2）能适应要求高速响应的场合；（3）调速范围大（1：100）；（4）可进行转矩控制。

当然相对于标量控制而言，矢量控制的结构复杂、计算烦琐，而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，区别在于后者具有更高的速度控制精度（万分之五），而前者为千分之五，但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求，所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。

3.2无速度传感器的矢量变频器

无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出，总结各自产品的特点，它们都具有以下特点：（1）电机参数自动辩识和手动输入相结合；（2）过载能力强，如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s；（3）低频高输出转矩，如150%额定转矩/1HZ；（4）各种保护齐全（通俗地讲，就是不容易炸模块）。

无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。

3.3矢量控制中的电机参数辨识

由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还有R1（定子电阻）、X11（定子漏感抗）、R2（转子电阻）、X21（转子漏感抗）、Xm（互感抗）和I0（空载电流）。

参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入；在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。

在参数辨识中，必须注意：（1）若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间；（2）旋转辨识只能在空载中进行；（3）如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。

3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置

使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分：

（1）矢量控制方式的设定和电机参数。

（2）开关量数字输入和输出。

（3）模拟量输入特性曲线。

（4）SR速度闭环参数设定。

【参考文献】

[1]王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京：机械工业出版社，2008.

篇5：矢量控制学习心得体会

战机发动机矢量控制技术的应用研究

简述了战斗机推力矢量控制技术的发展及实现方法,并从四个方面介绍了采用推力矢量控制技术后战斗机性能的提高,最后介绍了战斗机推力矢量控制的.几项关键技术.

作 者：肖宇 张兴有 作者单位：辽宁省葫芦岛市92941部队92分队,辽宁葫芦岛,125001刊 名：科技风英文刊名：TECHNOLOGY WIND年，卷(期)：“”(10)分类号：V2关键词：战机 矢量控制 关键技术

篇6：矢量控制学习心得体会

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控制

控制(C)： 停止(&S) 停止“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画。

控制(C)： 后退(&R) 将“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画设置到电影的第一帧。

控制(C)： 后退一步(&B) 将“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画向后设置一帧。

控制(C)： 播放(&P) 启动“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画。

控制(C)： 前进一步(&F) 将“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画向前设置一帧。

控制(C)： 快进 将“Macromedia Flash (SWF)”窗口中的动画设置到电影的最后一帧。

控制(C)： 测试电影(&M) Ctrl+Enter 以 Macromedia Flash (SWF) 电影的形式显示当前的 FreeHand 文档。

控制(C)： 导出电影(&E) 打开“导出电影”对话框来保存当前的 Macromedia Flash (SWF) 电影。

控制(C)： 电影设置(&O) 访问“Macromedia Flash (SWF)”导出设置对话框。

外加功能(X)： 重复 Ctrl+Shift+= 再次应用最近执行的外加功能。

篇7：矢量控制学习心得体会

战斗机发动机推力矢量控制技术的应用

简述了战斗机发动机推力矢量控制技术的.发展及实现方法,并从4个方面介绍了推力矢量控制技术的应用和技术性能,最后介绍了战斗机推力矢量控制的几项关键技术.

作 者：肖宇 张兴有 XIAO Yu ZHANG Xing-you  作者单位：中国人民解放军92941部队,辽宁葫芦岛,125001 刊 名：航空发动机 英文刊名：AEROENGINE 年，卷(期)：2008 34(4) 分类号：V2 关键词：战斗机发动机   推力矢量控制   应用  

篇8：矢量控制学习心得体会

电气工程及自动化

基于矢量控制的变频调速系统设计与仿真

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐步显现出来。由于换向器的存在，使直流电动机的维护工作量加大，单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们转向结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉的异步电动机，但异步电动机的调速性能难以满足生产要求。于是，从20世纪30年代开始，人们就致力于交流调速技术的研究，然而进展缓慢。在相当长时期内，在变速传动领域，直流调速一直以其优良的性能领先于交流调速。60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术和控制技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美、相竞争。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。

电力电子器件的发展为交流调速奠定了物质基础。20世纪50年代末出现了晶闸管，由晶闸管构成的静止变频电源输出方波或阶梯波的交变电压，取代旋转变频机组实现了变频调速。70年代后期，以功率晶体管(GTR)，门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(Power

MOSFET)为代表的全控型器件先后问世，并迅速发展。在80年代后期，以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的复合型器件异军突起。IGBT兼有MOSFET和GTR的优点，它把MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和GTR通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，目前是用于中小功率范围最为流行的器件。与IGBT相对应，MOS控制晶体管(MCT)则综合了晶闸管的高电压、大电流特性和MOSFET的快速开关特性，是极有发展前景的大功率、高频功率开关器件。80年代以后出现的功率集成电路(Power

IC-PIC)，集功率开关器件、驱动电路、保护电路、接口电路于一体，目前己用于交流调速的智能功率模块(Intelligent

Power

Module-IPM)采用IGBT作为功率开关，含有驱动电路及过载、短路、超温、欠电压保护电路，实现了信号处理、故障诊断、自我保护等多种智能功能，既减少了体积、减轻了重量、又提高了可靠性，使用维护都更加方便，是功率器件的发展方向。

随着新型电力电子器件的不断涌现，变频技术获得飞速发展。现代的电力电子变换装置中，PWM变压变频技术是主要使用的变换器控制技术，常用的PWM控制技术有：基于正弦波对三角波脉宽调制的SPWM控制；基于消除指定次数谐波的HEPWM控制；基于电流环跟踪的CHPWM控制；电压空间矢量控制SVPWM控制。在以上的4种PWM变换器中，前两种是以输出电压接近正弦波为控制目标的，第3种以输出正弦波电流为控制目标，第4种则以被控电机的算法简单为目标的，因此目前应用最广。

在变频技术日新月异地发展的同时，交流电动机控制取得了突破性进展。由于交流电动机是多变量、强耦合的非线性系统，与直流电动机相比，转矩控制要困难得多。上世纪70年代初提出的矢量控制理论解决了交流电动机的转矩控制问题。矢量控制在国际上一般多称为磁场定向控制，亦即把磁场矢量的方向作为坐标轴的基准方向，电动机电流矢量的大小、方向均用瞬时值来表示。这个理论是1968年首先由Darmstader工科大学的Hasse博士发表。1971年西门子公司的Blaschke又将这种一般化的概念形成系统理论，并以磁场定向控制的名称发表。前者是在学会的论文杂志上发表；而后者是公司研究成果，故以专利的形式发表。

矢量控制方式有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等，可提高异步电动机转矩控制性能的技术外，目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等，以提高异步电动机应用性能的技术。为了防止异步电动机转速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速，应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整（AVR）控制技术的控制方式，已实用化并取得良好的效果。

近十多年来，各国学者致力于无速度传感器控制系统的研究，利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量，进行速度估算以取代速度传感器。其关键在于在线获取速度信息。除了根据数学模型计算电动机转速外，目前应用较多的有模型参考自适应法和扩展卡尔曼滤波法。无速度传感器控制技术不需要检测硬件，也免去了传感器带来的环境适应性、安装维护等麻烦，提高了系统可靠性，降低了成本，因而引起了广泛兴趣。

本设计是基于矢量控制的变频调速系统设计与仿真，主要研究交流异步电机控制系统的拓扑结构、系统构成和工作原理，并对交流异步电机矢量控制系统进行建模与仿真，结合应用前沿电力电子技术和先进控制理论，完成交流异步电机的双闭环控制与性能分析。在分析矢量控制基本工作原理的基础上，利用仿真软件MATLAB/Simulink建立系统的仿真模型，进行仿真研究与性能测试。同时，本设计结合当今国内外实例对该原理进行实际论证。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

矢量控制是一种新型的高性能的交流传动控制技术，该控制方法思想新颖，控制结构简单，具有良好的动、静态性能，在船舶电力推进系统中有着广阔的应用前景。综合掌握电气工程学科领域前沿的电力电子技术，及电力传动控制方面的基础理论和相关技术。

主要研究交流异步电机控制系统的拓扑结构、系统构成和工作原理，并对交流异步电机矢量控制系统进行建模与仿真，应用前沿电力电子技术和先进控制理论，完成交流异步电机的双闭环控制与性能分析。在分析矢量控制基本工作原理的基础上，利用仿真软件MATLAB/Simulink建立系统的仿真模型，进行仿真研究与性能测试。

三、研究步骤、方法及措施：

1.总体方案的选择、确立；

2.进行理论分析计算；

3.硬件制作调试和软件编程；

4.拟出论文初稿；

5.作品的完善。

通过查阅已有的相关文档及技术资料，先确立总体方案，根据选择的方案进行针对性的设计研究。

四、参考文献

[1].阮毅，陈伯时．电力拖动自动控制系统——运动控制系统[M]，第4版．北京：机械工业出版社，2009.8．

[2].陈伯时．交流调速系统[M]，北京：机械工业出版社，1999．

[3].胡崇岳．现代交流调速技术[M]，北京：机械工业出版社，1998.9．

[4].周绍英，储方杰．交流调速系统[M]，北京：机械工业出版社，1996.11．

[5].吴安顺．最新实用交流调速系统[M]，北京：机械工业出版社，1998.8．

[6].王兆安，黄俊．电力电子技术[M]，第4版．北京：机械工业出版社，2000．

[7].丁斗章．变频调速技术与系统应用[M]，北京：机械工业出版社，2005.10．

篇9：矢量控制学习心得体会

摘要：介绍了一种基于空间矢量PWM算法的变频电源的实现方式。系统采用MOTOROLA公司的电机控制专用芯片68HC908MR16，通过PI调节将直流电逆变成频率可调的三相正弦波交流电，同时利用串行通信实现系统的状态显示和参数修改。

关键词：空间矢量;脉宽调制;变频器;专用芯片MR16

引言

随着拖动技术的不断发展以及大功率电力电子器件的不断更新，交流异步电机V/f控制PWM变频电源在工业上的应用越来越广泛。传统的SPWM变频调速技术理论成熟，原理简单，易于实现，但其逆变器输出线电压的幅值最大值仅为0.866Ud，直流侧电压利用率较低;而采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大值达到Ud，较SPWM调制方式提高了15%，且在同样的载波频率下，采用SVPWM控制方式的逆变器开关次数少，降低了开关损耗。为此，本文运用SVPWM算法，将逆变器和电机作为整体考虑，并综合三相电压，通过实时计算，利用MR16单片机实现了电机的恒磁通变频调速控制。

(本网网收集整理)

1空间矢量PWM基本工作原理

图1所示为三相电压型逆变器的工作原理图，它由6个开关器件组成。逆变器输出的空间电压矢量为

根据同一桥臂的上下两个开关器件不能同时导通的原则，其三相桥臂开与关可以有8种状态。在这8种开关模式中，有6种开关模式输出电压，在三相电机中形成相应的6个磁链矢量，另外2种开关模式不输出电压，不形成磁链矢量，称之为零矢量。各种状态形成的矢量在空间坐标系中的位置关系如图2所示。括号内的二进制数依相序A，B，C表示开关的不同状态，“1”表示上桥臂功率器件导通，下桥臂器件关闭;“0”表示的工作状态与此相反。任意一个电压空间矢量的幅值和旋转角度都表示此刻输出PWM波的基波幅值及频率大小，它的相位则表示不同的脉冲开关时刻。因此，三相桥式逆变器的目标就是利用这8种基本矢量的时间组合，去近似模拟合成这样一个磁链圆。

通常将一个圆周期6等份，并习惯地称之为扇区。每一扇区又可继续划分为任意的m个小等份。当理想电压矢量位于任一扇区之中时(如图2所示)，就用该扇区的两个边界矢量和两个零矢量去合成该矢量，例如：当理想电压矢量处于第一扇区时就由和两个非零矢量以及零矢量合成，其他扇区依此类推。假设理想电压矢量位于图3所示的位置，依据正弦定理可以得到式(2)―式(4)。

式中：Us为逆变器输出电压矢量的幅值;

U1为非零矢量的幅值;

U2为非零矢量的幅值;

Ts为PWM周期;

t1为的作用时间;

t2为的作用时间;

t0为零矢量的作用时间;

|U1|=|U2|=…=Ud。

由于理想电压矢量是由位于该扇区边界的两个非零矢量和零矢量合成，在实际合成时可采用每一个非零矢量分别发出两次，零矢量则依次插入各个分割点的方法。例如：理想电压矢量为，其合成步骤可以是：先发非零矢量作用t1/2时间，再发零矢量作用t0/4时间，而后发出非零矢量作用t2/2时间，接着发出零矢量作用t0/4时间。

然后再依此次序重发矢量一次，就完成了整个合成过程。之所以采用这种合成方法是因为系统工作到低频时，控制周期变长，而每个周期内非零矢量的作用时间又是一定的，也就是说零矢量的作用时间相应的变长了。于是就将一个周期中太长的零矢量分开成几个零矢量，而后把它们均匀地插入到非零矢量中去，这样既满足了合成的要求，又有效地抑止了低速转矩脉动。对于理想电压矢量位于扇区边界的这种情形，可以把它作为扇区的特例来处理，即有一个非零矢量的作用时间为0。

2 系统实现

2.1 主电路拓扑结构

主电路采用三相全桥逆变电路，其拓扑结构如图4所示，逆变DC/AC部分为全控式逆变桥，电容C为滤波电容，其电容值的选择与负载额定功率及直流侧输入电压有关。交流电机变频调速不仅要求输出电压为正弦波，而且要求电压和频率协调变化，即要求电压V和频率f要同时变化并满足一定的规律，如V/f为常数，这样才能保证异步电机转子磁通在变频调速过程中保持恒定。采用空间矢量PWM控制法驱动逆变桥，可以实现输出电压和频率分别按各自规律变化，而且正弦波畸变小，响应速度快，控制简单。2.2控制芯片

本系统采用MOTOROLA公司的电机控制专用单片机68HC908MR16(以下简称MR16)作为主控芯片，它是一种高性能，低成本的`8位单片机。MR16内部集成有16K字节的可擦写片内闪速存储器FLASH，768字节的RAM;具有10位精度的10通道ADC模块，其AD转换时间最快仅需2μs，能够在极短时间内完成多路采样并进行高精度转换;同时MR16含有一个可编程时钟发生器模块(CGM)，系统时钟不仅可以直接由外部晶振输入分频得到，也可以先将晶振电路的输出信号缓冲后再经内部锁相环(PLL)频率合成器提供;具有串行通信模块SCI，它有32种可编程波特率，可以工作在全双工或半双工模式，通过SCI模块能方便地实现系统与外部的实时通信。

MR16中颇具特色的部分是专门用于电机控

制的PWMMC模块。该模块可以产生3对互补的

PWM信号或6个独立的PWM信号，这些PWM信

号可以是中心对准方式也可以是边缘对准方式。

6个通道都有一个12位的PWM计时器，PWM分辨率在边缘对准方式时是一个时钟周期，而中心对准方式时是两个时钟周期，这样边缘对准方式的最高分辨率是125ns(内部工作频率为8MHz)而中心对准方式的最高分辨率为250ns。当PWMMC模块工作于互补模式时，模块功能部件自动地将死区时间嵌入到PWM的输出信号中，并可以根据感应电机的相电流极性轻易地翻转PWM数据。PWMMC模块还含有4个故障保护引脚FAULT1～FAULT4，当任意一个故障保护端口为高电平时就封锁相应的PWM输出引脚。例如,当系统过流时，就置位FAULT引脚封锁所有PWM输出，这样就封锁了IGBT的驱动电路，从而实现了过流保护功能。为了避免由干扰引起的误操作，MR16的每个故障引脚都带有一个滤波器，并且所有的外部故障引脚都可由软件配置来再使能PWM，这些都给软件设计带来了极大的方便。

2.3PWM波形成本系统利用MR16单片机中的PWMMC模块，实现PWM波形的生成。在初始化时将其设置为3对互补工作模式，即同一桥臂上的两路PWM信号是互补的。为了防止同一桥臂上的2个开关管直通，在无信号发生器DEADTIME的死区时间寄存器DEADTM中设置了2.5μs的死区时间。系统采用4MHz的外部晶振，由程序选择内部锁相环频率合成器产生8MHz内部总线时钟。同时设置载波频率为9kHz，并将其写入PMOD(H:L)寄存器。PWM波的实时脉冲宽度的计算都是在中断服务程序中完成的，每当PWMMC模块中的PCTN(H:L)计数器计数至PMOD(H:L)中的数值时就引起一次中断。预先将一个扇区(60°)的正弦值扩大一定倍数后制成正弦表格存入FLASH中，每次进入中断后都从表中取出一个正弦值，经过相?的计算后将结果送入PVALX(H:L)寄存器中，单片机将PCTN(H:L)中的值与PVALX(H:L)中的值进行比较后自动产生PWM波，而后依次送入相应的PWM输出通道，完成PWM波的输出。采用软件方法实现PWM波的原理如图5所示，它对应于图1的第1扇区。当位于不同的扇区，不同的PWM周期时，它们的值都不相同，都是实时变化的。同样，赋给每一个PVALX(H:L)寄存器的值也就不尽相同。这种产生对称PWM波形的方法，每个PWM周期都开始和结束于零向量，并且000和111的持续时间相同;同时，除了占空比0%和100%外，每个周期内各桥臂通断两次，而且对于一个扇区来讲，桥臂的通断都有一个固定的顺序。

2.4 串行通信

系统采用串行通信设计了相应的监控系统，使其具有良好的人机界面。其中逆变系统和监控系统均采用MAXIM公司的串行接口芯片MAX3082，通过标准RS?485总线准确实时地实现了相互的串行通信。同时，运用光耦隔离的办法增强了系统的抗干扰能力，提高了通信的可靠性。双方约定波特率9600bps，工作于半双工模式

，并采用校验和的校验方法检验数据通信的准确性。MR16工作频率设为8MHz，初始化程序如下：

MOV#$50,SCC1;每一帧10位数据，

启动SCI模块

MOV#$0C,SCC2;发送器和接收器使能

MOV#$00,SCC3;屏蔽出错中断

MOV#$30,SCBR;设置波特率为9600bps

2.5 软件设计

系统软件采用模块化设计，包括初始化模块，读X5043模块，保护模块，通信显示模块，PI调节模块，软启动模块以及中断模块等。其中除中断模块在中断服务程序中完成以外，其他均放在主程序中完成。主程序流程如图6所示。

初始化模块包括MR16内部寄存器初始化，变量存储单元定义，通信初始化设置等部分;芯片X5043把三种常见的电路，即看门狗电路，电压监视和EEPROM组合在单个封装内，它内含的4KbitEEPROM存储着上次关机时正常运行的参数值设置，每次开机时系统都将这些参数值读到MR16中，这样就使系统具有记忆功能，使用户不必每次开机时都要对系统参数进行重新设置。保护模块则实现了系统的过热，过载，过流以及系统低频保护等保护功能。其中过流保护由硬件完成，以保证系统能在过流产生后的极短时间内迅速封锁全部的PWM输出。调节模块主要完成稳压输出的功能，而通信显示模块则是方便人机交流的界面，通过它可以进行多种功能的设定，系统状态的显示以及各种参数的修改。

3结语

篇10：安全控制风险学习心得体会

在2011年年底召开的全国铁路工作会议上，铁道部党组作出了全面推行安全风险管理的工作部署。我认为全面推行安全风险管理，对于做好新形势下的铁路安全工作，深入推进铁路科学发展、安全发展有着极其重大的意义，也使我更清醒地认识到作为一名基层干部的责任感和使命感，结合自身工作实际，我本人有以下心得体会：

1、长期以来，铁路高度重视安全基础工作，始终高喊坚持“安全第一”不动摇，但安全基础薄弱的状况始终没有得到根本解决。以我所在的货运车间为例，突出表现在：安全管理和现场作业控制较为薄弱；规章制度不够严谨、规范，临时性措施办法多，职工队伍老龄化严重，职工队伍素质能力还有欠缺等等。随着新技术装备大量投入使用，安全基础薄弱所带来的安全风险将更加突出。切实解决安全管理存在的突出问题，已是极为紧迫的工作。因此我认为想要破除铁路安全基础薄弱的“顽疾”，就必须增强安全风险防范意识。部党组在铁路发展的关键时期，适时的引入安全风险管理方法，是非常必要的，通过对风险因素的有效控制，进一步促进干部职工安全意识的提高，进一步促进各项措施的落实，最大限度地减少或消除安全风险。

2、部党组针对铁路安全面临的严峻现实，深刻总结了铁路安全工作规律，提出了牢固树立“三点共识”，把握好“三个重中之重”等一系列安全管理新理念，有力地促进了安全持续稳定。全面推行安全风险管理，是强化铁路运输安全工作的必经之路。安全风险管理是一个系统性的工程，以传统的“安全第一、预防为主、综合治理”为思路，构建安全风险控制体系，就是要加强对安全风险的全面分析、科学的制定措施，最终实现消除安全风险的目标。我认为安全风险管理能使铁路系统的安全管理达到一个更高的层次，更能提升全

路安全管理的水平。因此，做为一名铁路人，我们应该主动适应新体制、新格局、新变化，增进融入意识、大局意识和服务意识，要在提高自己的同时，还要带领车间的全体同志共同搞安全风险管理工作，通过班组学习会和安全讨论会把“安全风险管理”的理念与安全生产的辩证关系渗透到每一名职工的日常工作中去，确保车间的安全生产。

3、加强自控型班组建设，确保车间安全风险控制。要不断规范、完善班组管理各项制度，做到班组各项管理制度健全、分工明确、责任具体，形成作业标准、纪律严明、考核严格、设备完好、积极文明的班组，达到安全生产管理的良好氛围。同时强化现场作业安全互控、卡控机制，实现安全持续稳定。各班组、各岗位作业人员严格落实本岗位作业标准的，加强对相关岗位作业安全风险点的互相卡控，及时消除各种安全风险，做到“你的问题我来纠、你的作业我来控、你的漏洞我来补”的良好工作氛围。练就过硬的业务素质和实做能力，不断提高应急应变处理能力。各班组要按照车站下发的业务学习计划，结合车间的作业特点、人员情况以及季节性特殊要求，加强日常的职工业务培训，通过班前、班后点名会，集中业务学习、职工自学、实做技能演练等形式，不断提高职工的综合业务素质，从而提高岗位安全自控能力。还要加强劳动安全教育。开展经常性的劳动安全观念教育，教育全体干部职工认真遵守各项管理制度，通过最严格的劳动安全管理和考核，形成人人遵守劳动纪律、重视劳动安全的良好氛围。

4、以月度安全考核制度为有效手段，狠抓安全基础管理。我们要进一步强化月度安全考核，提高车间的安全风险管理，加强对现场的控制，通过月度安全考核这一有力的管理抓手，激发职工安全生产的积极性，逐步规范各项作业标准，达到对安全关键环节、关键作业、关键人员的有效控制，逐步实现车间消灭违线问题，不断较少严重违章问题的发生。同时加强车间的基础管理及基本规章制度的管理，及时组织职工学习掌握不精、比较生疏的规章制度，提高职工业务素质，同时对发生的违线及严重违章问题，按规定召开专题分析会，深刻查找车间安全风险存在的深层次原因，及时制定针对性强、操作性简单的整改措施，确保安全生产规章制度得到落实。应该不断提高干部职工业务能力，刻苦钻研业务知识，不断创新、改进工作方法。加强行车、货运之间的联劳协作，加强现场作业控制，加强标准化作业的监控工作，充分发挥“月度安全考核”机制，奖罚分明，严格考核，通过月度安全考核，有效的控制好现场。