电机与电气控制论文提纲

论文题目：直升机电动尾桨驱动控制及参数辨识研究

摘要：直升机电动尾桨相较于传统机械传动尾桨,有着噪音低、振动小、清洁无污染、维护性好等特点。但在直升机电动尾桨驱动系统的运行过程中,尾桨电机电气参数会随着运行时间与工作环境的影响,发生一定程度的参数漂移。这将不可避免地影响直升机电动尾桨驱动控制系统的性能。因此需要在所设计的直升机电动尾桨控制系统的基础上,对运行中的尾桨电机电气参数进行实时辨识。针对上述问题,本文首先对直升机电动尾桨驱动控制系统进行设计。以U8无人直升机作为研究对象,通过对直升机电动尾桨的负载特性进行分析,设计出符合实际应用要求的基于id=0的双闭环尾桨电机矢量控制驱动控制系统。在电流环与速度环的控制参数整定过程中,确定了需要辨识的三个尾桨电机电气参数分别为:定子电阻、定子电感、以及磁体磁链。接着在已知标称值参数的直升机电动尾桨驱动控制模型基础上,通过仿真验证了尾桨电机电气参数失配对电动尾桨驱动系统控制效果的影响。其次是直升机电动尾桨电机电气参数的辨识,包括离线辨识与在线辨识。考虑到直升机电动尾桨驱动控制模型的正常启动需要较为准确的尾桨电机电气参数,提出了非线性因素影响情况下,电动尾桨电机的多电气参数离线辨识的有效方法。接着考虑到直升机电动尾桨电机在运行过程中,不能通过注入外部信号的离线辨识方式对多电气参数进行实时检测。并针对三个及以上的多电机电气参数在线辨识算法的辨识方程欠秩问题,提出了基于带遗忘因子最小二乘法的在线多参数辨识算法,以及基于Lyapunov判定准则下的模型参考自适应在线多参数辨识算法。再次是讨论实际应用中逆变器死区效应下的尾桨电机多电气参数在线辨识。通过分析死区效应的产生以及对尾桨电机多电气参数在线辨识的影响,提出了基于尾桨电机转子位置的时间补偿算法以克服死区效应的影响。并通过仿真验证了该补偿算法对死区效应下的尾桨电机多电气参数在线辨识效果的提高。最后是通过直升机电动尾桨试验台的搭建,采用Chi Bi OS实时操作系统为基础的嵌入式软件架构,结合本文所设计的双闭环尾桨电机驱动控制系统与尾桨电机多电气参数辨识算法,开发了一套直升机电动尾桨驱动控制系统原型,对本文所提出的驱动控制系统与参数辨识算法理论进行了试验验证。

关键词：直升机;电动尾桨;永磁同步电机;参数辨识;死区补偿

学科专业：电子与通信工程（专业学位）

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 直升机电动尾桨的国内外研究现状

1.2.2 永磁同步电机参数辨识算法的研究现状

1.2.3 电机驱动逆变器死区补偿的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4 本文的结构安排

第二章 直升机电动尾桨负载分析与驱动控制设计及参数分析

2.1 直升机尾桨控制系统负载分析

2.1.1 尾桨电机需用负载功率计算

2.1.2 尾桨变桨距机构分析与所需最大转矩计算

2.2 直升机电动尾桨驱动控制系统设计

2.2.1 尾桨永磁同步电机的数学模型建立

2.2.2 尾桨电机驱动矢量控制设计

2.3 尾桨电机电气参数失配下输出性能影响分析与验证

2.4 本章小结

第三章 直升机电动尾桨电机的多电气参数辨识方法研究

3.1 直升机电动尾桨电机电气参数离线辨识

3.1.1 非线性因素影响下的定子电阻离线辨识

3.1.2 d轴电感离线辨识

3.1.3 永磁体磁链的离线辨识

3.2 直升机电动尾桨电机多电气参数在线辨识

3.2.1 基于带遗忘因子递推最小二乘法的多电气参数在线辨识

3.2.2 基于模型参考自适应的多电气参数在线辨识

3.2.3 尾桨电机多电气参数在线辨识算法对比

3.3 本章小结

第四章 逆变器死区效应下的尾桨电机多电气参数在线辨识

4.1 逆变器死区效应的产生

4.2 逆变器死区效应对多参数在线辨识效果的影响

4.3 针对逆变器死区效应的时间补偿策略

4.3.1 通过电流极性提供补偿时间的策略

4.3.2 通过电机转子角度提供补偿时间的策略

4.4 带死区补偿的尾桨电机多电气参数在线辨识

4.5 本章小结

第五章 直升机电动尾桨驱动控制及参数辨识试验验证

5.1 电动尾桨试验台搭建

5.2 基于ChiBiOS的直升机电动尾桨驱动控制系统原型设计

5.2.1 电动尾桨驱动电机

5.2.2 变距装置

5.2.3 基于磁编码的转子位置测试模块

5.2.4 电动尾桨驱动控制器

5.3 电动尾桨驱动控制系统运行试验验证

5.4 电动尾桨电机运行过程中多电气参数在线辨识验证

5.5 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献