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1、襄樊学院毕业论文（论文）开题报告学生姓名：喻 菊 霞 学 号： 03111257 院 （系）： 物理系电子信息科学与技术 专 业 电子信息科学与技术 班 级: 电子0312 题 目：永磁同步电动机混沌系统的控制 指导教师： 张 静 2007年 4 月 2日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1本课题的目的及研究意义永磁同步电动机在一定工作情况下将呈现混沌运动，而混沌运动对电动机的运行可能是有害的。有必要研究一些简单而有效的控制律来控制消除其混沌现象。研究表明采用部分线性化方法和负反馈控制方法对永磁同步电动机混沌系统模型进行控制，可以实现被控系统的稳定化、平衡化，相对其它的控制方法具有一定的优
2、越性。本文详细的说明了所研究的永磁同步电动机混沌系统的两种控制方法的原理模型，并阐述了如何应用matlab编程求解方程以及如何仿真进行数值研究以证明控制律简单有效。数值研究结果表明控制律简单有效，方便实现，具有重要的工程意义。2本课题的国内外的研究现状20世纪70年代以来, 科学家对电动机的动态特性进行了广泛的研究, 涉及到电动机的起动、调速和振动。在电动机的动力学研究领域1, 仍有许多问题需要进一步研究, 诸如电动机调速系统的低速特征, 即低频“振荡”。这些问题与数学与物理学中对非线性系统的混沌研究密切相关。众所周知, 电动机的数学模型是多变量、强藕合的非线性系统。对非线性动力系统的动态特性
3、的进一步研究必然涉及到混沌。混沌是非线性系统领域的一个活跃的前沿, 理解和利用非线性控制系统丰富的动态特性对现代科技具有重要的影响。需要更多的努力致力于这一科学和工程的挑战。到目前为止, 对永磁同步电动机混沌现象的研究还非常有限。文 2 讨论了无刷直流电动机的动态特性,该文给出永磁同步电动机混沌研究的一些初步结果。首先, 给出满足常输入电压、常外部扭矩的电动机稳态特征的表达式, 通过求解一个三阶多项式方程可得到稳态值; 其次, 讨论如何调节无外部输入和负载的PMSM 的参数, 使其本身呈现极限环或混沌行为; 此外, 讨论更一般的情形,即有外部输入和负载的情形。还给出调节系统参数的方法, 使之呈
4、现极限环或混沌。最后, 计算机仿真证实了PMSM 中的混沌现象。目前,大多数研究处于理论分析和仿真研究阶段24 。所谓电机的混沌运动是指电机参数模型运行参数取样时,计算其取样数列的Lyapunov 指数大于零或用混沌判定的其它方法判定系统具有混沌的特征 24 。所谓混沌控制就是把混沌系统转化为非混沌系统,而混沌反控制5就是非混沌的系统转化为混沌系统。如何采用有效的方法研究电机的混沌控制与反控制问题是电机性能研究中一个具有挑战性的问题。在电机混沌现象的研究中,文献 6研究了永磁同步电动机混沌运动的模型, 文献 7 利用Lyap unov 指数和容量维对该模型进行分析,进一步验证了永磁同步电动机中
5、混沌运动的存在性,文献8 采用纳入轨道和强迫迁徙方法控制了永磁同步电动机中的混沌现象,文献9 研究了永磁同步电动机中混沌运动的延迟反馈控制,取得了较好的效果。研究混沌时, Poincare 映射是一种公认的有效方法。然而, 在Poincare 映射中系统振动的有些信息没有很好地反映10 。文献 11 从故障诊断的角度出发, 研究了动力系统在有周期激扰力作用时的周期采样峰-峰值图方法, 可以作为识别系统不同非线性响应的一种方法。文献12讨论了部分线性化方法控制LV系统.然而,这些控制方法在性能上却各有各的不够完善之处。文献8提出的采用纳入轨道和强迫迁徙方法控制PMSM中的混沌，该控制在理论上虽然
6、有效，但是由于它的控制目标不允许是给定系统自身的轨道或状态，并且需要系统轨道处于吸引域中时才能施加控制，因而在系统实际中很难实现。再者其控制策略本质属于开环控制，不能保证控制过程的稳定性；文献9利用状态延迟反馈研究了PMSM中的混沌控制，但是该方法很难确定控制的周期目标轨道与延迟时间的关系，而且不容易到预知的轨道。为了研究更优的控制方法，本文首先介绍永磁同步电动机混沌模型，然后在该模型的基础上研究如何采用负反馈控制方法13和部分线性化控制方法14对永磁同步电动机混沌模型进行控制，消除混沌，将系统控制到指定的平衡态，数值研究结果表明控制律简单有效。 3本课题的研究内容 总的来说，对永磁同步电动机
7、的控制从二种控制方法来研究：采用反馈控制法控制，而反馈又分为自反馈和错位反馈；采用部分线性化方法控制；从第一种思路出发,我们可在永磁同步电动机混沌模型的基础上对其第二个式子引入反馈，包括自反馈和错位反馈。自反馈是指将反馈量引回输入的控制端；错位反馈则是将反馈不引到控制量本身，而引向其它控制端。并应用霍尔维茨判据来确定K值的范围沿着第二种思路，我们从误差的角度来研究，我们把原系统和被控系统的差值叫做误差动力系统。研究该系统在时间趋于无穷时，其误差都趋于无穷，则原系统和被控系统等价。然而，在计算第一个误差时，比较复杂，需要matlab的帮助才能完成。本课题主要研究二种方法的原理模型，如何应用mat
8、lab编程求解方程以及如何仿真进行数值研究以证明控制律简单有效。4、工作的主要阶段、进度及完成时间1、3.20-4.6查阅文献资料，写好开题报告书； 2、4.6-5.15完成毕业论文的设计任务，撰写论文初稿。提交初稿论文，老师提出修改意见； 3、 5.16-5.25在完善设计内容的基础上，根据毕业论文格式规范，完成毕业论文定稿,并打印。 4、 5.26-准备论文答辩相关材料：上交毕业论文的相关材料，制作答辩幻灯片等；答辩，根据委员的意见提出修改，并上交最终毕业论文。5、已查阅参考文献及文献综述1许镇琳，王江，王家军. 基于逆变压器死区的永磁同步电动机系统的变结构控制J, 控制理论与应用，200
9、2,19(4):579-5822HematiN.Strange attractors in Brushless DC motorsJ.IEEE Trans Circuits and Systems- I;Fundamental Theory and Applications,41(1):40-45.3曹志彤,郑中胜.电机运动系统的混沌特性J.中国电机工程学报,1998,18(5):318-322.4张 波,李 忠,毛宗源,等.电机传动系统的不规则运动和混沌现象初探J. 中国电机工程学报,2001,21(7);40-45.5 毛宗源，李忠，张波. 永磁同步电动机的混沌特性及其反混沌控制J, 控制
10、理论与应用，2002,19(4):545-549。6张波，李忠，毛宗源。等。Poincare映射的数值算法及其在永磁同步电动机混沌分析中的应用J。控制理论与应用，2001，18（5）：589-800。7 张波，李忠，毛宗源。等。利用Lyapunov指数和容量维分析永磁同步电动机仿真中的混沌现象J。控制理论与应用，2001，18（4）：589-5928 李忠，张波，毛宗源。等。永磁同步电动机系统的纳入轨道和强迫迁徙控制J 控制理论与应用。2002，19（1）：53-56。9任海鹏，刘 丁，李 洁。永磁同步电动机中混沌运动的延迟反馈控制J。Ren H P,Liu D,Li J2003 Proc.C
11、SEE.23 175(in Chinese)中国电机工程学报，2003，23（6）：175-178。10刘秉正。非线性动力学M。北京：高等教育出版社。2004。11杨永锋，任兴民，秦卫阳。一种描述非线性动力学响应的新方法J。中国机械工程。2005，16（16）：1468-1470。12 于永光，张锁春. 利用部分非线性方法控制L系统.13 陈关荣，吕金虎. Lorenz系统族的动力学分析、控制与同步M. 北京：科学出版社，200314 张静. 永磁同步电动机混沌系统的部分线性化方法控制研究J,煤矿自动化2006.215 张波，毛宗源，李忠. 永磁同步电动机的混沌模型及其模糊建模J, 控制理论与应用，2002,19(4):545-54916Li z.zhang B,Mao Z Y.Strange attractor in permanent-magnet synchronous motorsA.IEEE Proceedings of 1999 International Conference on Power Electronics and Drive SystemsC.Hong Kong .1999.150-155. 17Matlab/help
