电梯永磁同步门机速度曲线设计和鲁棒控制

随着高层建筑不断增多,电梯的使用越来越广泛。门机作为电梯中动作频度较高,并且直接与乘客接触的重要部件,其运行状况,包括速度、效率、稳定性和可靠性成为评价电梯性能的重要指标。 本论文以近年来迅速发展的永磁同步电机为驱动的门机控制系统作为研究对象,详细分析了各部件在门机运行过程中的功能和作用,归纳了系统中容易产生的扰动量和摄动因素,论述了永磁同步电机的结构和特性,以及已经在永磁同步电机控制上广泛应用的矢量控制理论。在物理方程和动力方程的基础上,研究了该门机系统的数学模型,运用MATLAB/SIMULINK软件建立起了系统的模型,并进行了仿真实验。实验结果表明,仿真模型基本能体现出门机系统的动态性能。 为了能够缩短开关门运行时间,本论文设计了一种以高次多项式拟合的开关门速度曲线,使得门机能够同时具有较高的运行速度、较好加减速性能和较小的运行噪声。并且,通过计算验证了运行在该速度曲线时,电机输出能够满足最高速度、关门能量小于规定值和最大减速度时门扇不倾斜等几项基本指标。 为了抑制门机系统的参数摄动和负载扰动等不确定因素的干扰,本论文运用了鲁棒H∞控制理论,将该问题转化为混合灵敏度问题,选择了合适的加权函数后,运用MATLAB鲁棒工具箱中的专用函数设计了H∞控制器,并用它来代替门机控制系统速度环中的原PI控制器。通过仿真实验,输出了门机系统的速度、电流和力矩图形,经与原PI控制器时的图形对比,表明该控制方法能够使系统具有较好的鲁棒性,有效抑制不确定因素对系统造成的干扰。