开关磁阻电机驱动海洋绞车主动升沉补偿控制策略研究

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海洋绞车是海洋科学考察与海洋资源勘探及开发的重要收放设备,而主动升沉补偿是确保海洋绞车在随母船做剧烈升沉运动时维持海上正常作业的关键功能。针对目前主动升沉补偿海洋绞车采用交流变频电驱动存在能耗大、过热严重而导致其不能持续使用的问题,提出采用开关磁阻电机驱动的主动升沉补偿控制方式,并针对目前主动升沉补偿海洋绞车补偿控制精度仍有待提高的问题,分别从其驱动用开关磁阻电机对应于母船升沉运动的时变给定转速实时补偿与高性能调速控制两方面展开研究并提出相应的控制方法,最后对其效果进行了仿真与实验验证。论文主要内容包括:1、简要介绍了主动升沉补偿海洋绞车动力驱动系统的研究概况,针对目前交流变频电驱动主动升沉补偿海洋绞车存在起动电流大、效率低、能耗大等不足,提出将开关磁阻电机应用于海洋绞车电驱动系统的动力驱动方式,概述了开关磁阻电机及其调速控制策略的研究现状,阐述了目前国内外在海洋绞车主动升沉补偿控制方面的研究概况以及存在的不足,最后对本文的总体结构和研究工作作了说明。2、介绍了开关磁阻电机调速系统的基本构成及其工作原理,阐述了开关磁阻电机的数学模型与基本建模方法,并对开关磁阻电机的常用控制方法作了简要介绍。3、针对海洋绞车主动升沉补偿控制中因难以准确获取其电驱动系统时变给定转速而导致补偿效果欠佳的问题,提出一种时变给定转速实时补偿方法。阐述了该时变给定转速补偿方法的基本原理,研究了针对该时变给定转速进行实时补偿的具体设计方法,并以开关磁阻电机为驱动电机构建相应的转速补偿控制系统,对所提出的转速补偿方法的效果进行了验证。4、根据海洋绞车主动升沉补偿的高精度同步控制要求,针对开关磁阻电机提出基于渐近稳态误差控制的高精度调速控制策略。介绍了渐近稳态误差控制方法的基本原理,研究了该控制方法的具体实现及其控制参数的优化设计方法,并对其效果进行了仿真验证。5、以TMS320F28335 DSP为系统控制器,构建了相应的实验系统,完成了相应的硬件电路与控制软件设计,对上述理论分析进行了实验验证。
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