I第1章緒論1.1研究背景與意義如REF_Ref3528\h圖1-1所示開關(guān)磁阻電機(jī)作為新型電動(dòng)機(jī)，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔清晰，有良好的可靠性，成本也相對(duì)較低，已成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域關(guān)鍵的發(fā)展方向，隨著工業(yè)自動(dòng)化、新能源汽車以及風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域迅速發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)憑借自身出色的動(dòng)態(tài)性能與經(jīng)濟(jì)性，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多，和傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)、異步電機(jī)相比，開關(guān)磁阻電機(jī)在高效能以及高負(fù)載扭矩情況下表現(xiàn)不錯(cuò)，還可適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境，這使其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位變得越發(fā)關(guān)鍵。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC1開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）開關(guān)磁阻電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)總是存在一些的障礙，最大的問(wèn)題在于其工作期間磁場(chǎng)呈現(xiàn)強(qiáng)非線性且轉(zhuǎn)矩存在明顯的波動(dòng)，為了彌補(bǔ)這些缺陷，已經(jīng)出現(xiàn)很多種控制方案，其中自適應(yīng)控制憑借其實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)節(jié)能力，應(yīng)對(duì)它的各類工況與載荷波動(dòng)，作為控制方法的理想候選，采用自適應(yīng)控制可顯著提升開關(guān)磁阻電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，有效維持負(fù)載-轉(zhuǎn)速耦合作用下的系統(tǒng)穩(wěn)定及控制品質(zhì)REF_Ref9016\r\h[1]。這次研究借助開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)建模和仿真分析，進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)控制模式在電機(jī)運(yùn)行中的實(shí)施效果，運(yùn)用系統(tǒng)仿真結(jié)合算法規(guī)劃，調(diào)整開關(guān)磁阻電機(jī)的控制參數(shù)，為今后的工業(yè)應(yīng)用構(gòu)建理論體系和操作規(guī)范的展現(xiàn)，這次研究也具備了很明顯的學(xué)術(shù)理論意義與實(shí)際的意義。1.2開關(guān)磁阻電機(jī)的基本原理開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）為一種不含永磁體和繞組的電機(jī)，其運(yùn)作原理依靠磁阻調(diào)節(jié)。該電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子上有多相繞組，轉(zhuǎn)子一般為鐵芯結(jié)構(gòu)，不含繞組或磁體。開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理能歸結(jié)為利用定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子相互間的作用力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出。與傳統(tǒng)電機(jī)不同，SRM的轉(zhuǎn)矩不僅由電流大小決定，還與轉(zhuǎn)子的位置密切相關(guān)，因此，SRM在控制上具有一定的難度REF_Ref27192\r\h[2]。在開關(guān)磁阻電機(jī)的范疇內(nèi)，定子繞組電流借助開關(guān)控制達(dá)成相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，當(dāng)定子電流通入繞組的時(shí)候，生成的磁場(chǎng)會(huì)吸引轉(zhuǎn)子讓其往磁阻最小的方向靠攏，由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，SRM的電感跟隨轉(zhuǎn)子位置的變動(dòng)而非線性變化，引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)比較大的波動(dòng)。在SRM的控制中需要考慮如何通過(guò)優(yōu)化電流波形、控制電流的開關(guān)時(shí)序以及調(diào)整轉(zhuǎn)子位置來(lái)減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括：高功率密度、低成本投入、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、可靠性好。SRM不使用永磁體和繞組，制造成本相對(duì)較低，并且能夠適應(yīng)較高的工作溫度和惡劣的工作環(huán)境。此外，SRM在高速運(yùn)行和大負(fù)載工作下具有較高的效率，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及各種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中。1.3自適應(yīng)控制理論概述自適應(yīng)控制理論是一種可依據(jù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性改變自動(dòng)調(diào)節(jié)控制參數(shù)的控制策略，自適應(yīng)控制借助實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)節(jié)控制參數(shù)，能夠有力應(yīng)對(duì)系統(tǒng)建模失誤、外部擾動(dòng)和環(huán)境變遷等不確定性狀況，跟傳統(tǒng)的PID控制不一樣，自適應(yīng)控制不借助系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，而是憑借控制算法對(duì)系統(tǒng)參數(shù)做動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最理想的控制效果。開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔且清晰，有良好的可靠性，成本也相對(duì)較為低廉，已然成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的關(guān)鍵發(fā)展方向，隨著工業(yè)自動(dòng)化、新能源汽車以及風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的快速發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)憑借自身出色的動(dòng)態(tài)性能與經(jīng)濟(jì)性，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多。與傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)和異步電機(jī)相比，開關(guān)磁阻電機(jī)在高效能以及高負(fù)載扭矩的情形下表現(xiàn)良好，還可適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境，這使得其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位變得越發(fā)關(guān)鍵。自適應(yīng)控制一般能分成兩類：其一是采用模型驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制，另一種則采用非模型化的自適應(yīng)控制方式，該控制策略需借助系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)，對(duì)模型參數(shù)實(shí)施在線辨識(shí)與優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)控制目的，直接在控制結(jié)構(gòu)中融合實(shí)時(shí)估計(jì)環(huán)節(jié)，擺脫對(duì)精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型的依賴，可有效應(yīng)對(duì)強(qiáng)非線性及大范圍參數(shù)變化的系統(tǒng)REF_Ref27825\r\h[3]。在SR電機(jī)控制環(huán)節(jié)，利用自適應(yīng)控制理論可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)變工況下非線性特性和動(dòng)態(tài)行為的有效調(diào)控，采用自適應(yīng)控制能顯著改善控制精度，能適應(yīng)多樣化工況且始終維持較高的穩(wěn)定性與抗擾性能，可作為提升SRM性能的有效手段之一。1.4研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，相關(guān)的研究也取得了很大的突破，取得了階段性成果。該研究主要從以下幾個(gè)角度來(lái)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行探討：基于建模的電機(jī)控制技術(shù)探討，電機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)及參數(shù)調(diào)試，先進(jìn)控制算法的探索與實(shí)踐，智能控制策略的探索，伴隨自適應(yīng)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等技術(shù)的迭代升級(jí)，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制效果及穩(wěn)定水平顯著改善。在對(duì)SRM的控制技術(shù)進(jìn)行研究的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)近期研究展示若干優(yōu)化思路，涉及了定子電流調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩管理、位置控制這三類主要方案，REF_Ref8657\r\h[4]然而實(shí)際上，因開關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)電特性存在顯著非線性，既有的控制方案在多變運(yùn)行狀態(tài)下無(wú)法保證電機(jī)高效性，自適應(yīng)控制模型的創(chuàng)新突破，優(yōu)化了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈活性與魯棒性，尤其當(dāng)負(fù)載、系統(tǒng)或溫度等變量存在不可控波動(dòng)時(shí)，呈現(xiàn)優(yōu)越的性能水平。在這個(gè)重心的研究上我們將集中精力優(yōu)化開關(guān)磁阻電機(jī)的高效控制算法與推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用一起實(shí)現(xiàn)，尤其是在多約束環(huán)境下的控制方案設(shè)計(jì)，伴隨智能計(jì)算技術(shù)的迭代升級(jí)，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制手段將成為學(xué)術(shù)研究新方向，針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的自主調(diào)節(jié)控制，怎樣增強(qiáng)對(duì)干擾的抵抗及響應(yīng)能力，怎樣實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，這些才是學(xué)術(shù)探索的首要目標(biāo)。

第2章開關(guān)磁阻電機(jī)建模2.1開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行原理開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行并產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩，需要讓電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)遵循磁阻最小原理，當(dāng)定子極通過(guò)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁路扭曲，則所產(chǎn)生的切向磁拉力會(huì)促使轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1三相6/4極SRM驅(qū)動(dòng)原理圖REF_Ref4246\h圖2-1表示為一臺(tái)三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)橫切面與B相電路的驅(qū)動(dòng)原理示意圖，從圖中可以看出，定子上平均分布有6個(gè)磁極，且每個(gè)磁極上都繞有線圈（在此只畫出B相上的線圈）,轉(zhuǎn)子上平均分布4個(gè)轉(zhuǎn)子磁極且無(wú)線圈纏繞。S1，S2為電子開關(guān)，VD1，VD2為二極管,E為直流電源。當(dāng)開關(guān)閉合，B相繞組通電，其余兩相均不通電，此時(shí)電機(jī)內(nèi)部建立沿BB’為軸的磁場(chǎng)，磁通經(jīng)過(guò)定子軛、定子極、定轉(zhuǎn)子間氣隙、轉(zhuǎn)子極、轉(zhuǎn)子軛閉合，圖示為轉(zhuǎn)子處于B相對(duì)齊位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子達(dá)到穩(wěn)定平衡。B相定子極與轉(zhuǎn)子極呈現(xiàn)極對(duì)極狀態(tài)，磁路磁阻最小，磁拉力消失，轉(zhuǎn)子不在轉(zhuǎn)動(dòng)。為保持電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)切斷B相供電，給C相繼續(xù)通電。此時(shí)，電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60°,于C相來(lái)說(shuō)，定、轉(zhuǎn)子軸并不重合，所以C相所產(chǎn)生的磁力線彎曲，此時(shí)磁路中的磁阻大于定、轉(zhuǎn)子重合時(shí)的磁阻，則轉(zhuǎn)子會(huì)受到氣隙中彎曲磁力線中切向磁拉力繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°,產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，直至與C相定子軸重合，轉(zhuǎn)子再次達(dá)到平衡位置。此時(shí)C相斷電，A相通電，轉(zhuǎn)子會(huì)重新轉(zhuǎn)動(dòng)至于A相磁軸重合，周而復(fù)始。通過(guò)上述分析可知，三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī),會(huì)在B-C-A-B各相依次通電時(shí)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針不斷旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。若想實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn),則只需按B-A-C-B的順序依次通電。由此可以看出,開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與繞組電流方向無(wú)關(guān)，只于電機(jī)的通電相序有關(guān)。2.2開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）的數(shù)學(xué)模型是開展其控制策略探究的基礎(chǔ)。SRM的轉(zhuǎn)子沒(méi)有繞組和永久磁鐵，工作原理依靠定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間的相互作用力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。鑒于SRM的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子位置、定子電流之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)聯(lián)，因而建立SRM數(shù)學(xué)模型的時(shí)候需要考慮多個(gè)要素，如轉(zhuǎn)子位置、定子電流、轉(zhuǎn)速等。SRM的數(shù)學(xué)模型主要是由電氣方程和機(jī)械方程組成，電氣方程描述出定子繞組電流和電壓的相互聯(lián)系，大多采用基爾霍夫電壓定律（KVL）進(jìn)行表示。對(duì)于n相SRM，電氣方程可以寫成以下形式REF_Ref27907\r\h[5]：Vi=其中，Vi是第i相定子繞組的電壓，Li是電感，Ri是電阻，ii是電流，ei是電動(dòng)勢(shì)。電感Li跟轉(zhuǎn)子位置關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，電感出現(xiàn)的變化是SRM模型的一個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，轉(zhuǎn)子位置出現(xiàn)變化會(huì)影響磁通分布，進(jìn)而改變了電感值。機(jī)械方程重點(diǎn)是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情形給予描述，一般會(huì)運(yùn)用牛頓-歐拉方程來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)：JdωdtJ就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，W為轉(zhuǎn)子的角速度，Te就是電磁轉(zhuǎn)矩，Tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，B就是摩擦系數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩Te的計(jì)算依賴于定子電流跟轉(zhuǎn)子位置的相互作用，考慮到SRM的轉(zhuǎn)矩特性跟轉(zhuǎn)子位置、電流之間是非線性關(guān)聯(lián)，建模時(shí)需借助實(shí)驗(yàn)或數(shù)值手段來(lái)明確電機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線。把電氣方程以及機(jī)械方程相互結(jié)合起來(lái)，就可以構(gòu)建出SRM的完整數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)開展的仿真以及控制算法給予理論方面的依據(jù)。2.3開關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略影響SRM運(yùn)行質(zhì)量的核心要素是控制策略，開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性表現(xiàn)非常的明顯，常規(guī)的控制方案在嚴(yán)厲苛刻的工況下控制效果普遍出現(xiàn)較差的情況，開發(fā)匹配SRM特性的先進(jìn)控制策略成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，主流的控制途徑主要分為以下幾個(gè)部分：電流控制模式、轉(zhuǎn)矩優(yōu)化模式及位置伺服模式，甚至還包括采用智能算法的控制方案。使用這個(gè)方法采用的是定子電流控制的方法，這方法是經(jīng)典的電機(jī)控制策略，基本的原理是借助定子電流的調(diào)控來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài)，基于負(fù)載參數(shù)求解定子電流目標(biāo)值，然后再通過(guò)控制環(huán)節(jié)對(duì)電流幅值相位來(lái)實(shí)施精準(zhǔn)的控制，與轉(zhuǎn)子空間的位置對(duì)齊，這些都是為了達(dá)成平穩(wěn)的力矩輸出，因?yàn)榇抛桦姍C(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)程的非線性，如REF_Ref4645\h圖2-2所示，所以定子電流控制的有效工作范圍存在明顯的局限性。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2定子電流控制法轉(zhuǎn)矩控制規(guī)章采用精準(zhǔn)把控轉(zhuǎn)矩輸出，如REF_Ref4903\h圖2-3所示，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度跟位置的控制，轉(zhuǎn)矩控制法需實(shí)時(shí)掌握電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，借助調(diào)整定子電流實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)矩輸出。該方法能夠在較大范圍內(nèi)保持電機(jī)的穩(wěn)定性，并有效應(yīng)對(duì)負(fù)載變化REF_Ref10593\r\h[6]。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3轉(zhuǎn)矩控制法伺服系統(tǒng)的控制多采用位置控制法完成，需對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)施精密的位置控制，保障電機(jī)沿預(yù)定軌跡移動(dòng)，該策略標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施需整合轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置精密探測(cè)裝置，采用動(dòng)態(tài)閉環(huán)策略完成精密控制。如REF_Ref5334\h圖2-4所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4位置控制法除掉常規(guī)的幾個(gè)控制途徑，使用智能算法的控制策略可以獲得較大的突破，為了實(shí)現(xiàn)磁阻電機(jī)更加高精度的控制與更強(qiáng)魯棒性，構(gòu)建了模糊控制、自適應(yīng)控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等體系，這個(gè)方法可以針對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)自動(dòng)完成控制參數(shù)的動(dòng)態(tài)匹配，同步提高系統(tǒng)動(dòng)作速度與抗擾動(dòng)性，通過(guò)模糊控制我們可以有效的化解系統(tǒng)的模糊化趨勢(shì)和不能確定的狀態(tài)，在復(fù)雜運(yùn)行條件下實(shí)現(xiàn)可靠的控制輸出。2.4開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是隨著電力電子開關(guān)器件發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的調(diào)速系統(tǒng)。SRD主要是由五部分構(gòu)成，分別是開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器、電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器。其結(jié)構(gòu)如REF_Ref5569\h圖2-5所示圖2-SEQ圖2-\*ARABIC5開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，開關(guān)磁阻電機(jī)為SRD的執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程。功率變換器作為外部電源與電機(jī)的連接樞紐，是開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行時(shí)能量的直接提供者，功率變換器中主要含有整流器和開關(guān)元件，合理的設(shè)計(jì)和控制功率變換器也可以提高SRD的性能?？刂破鲃t起到指揮與決策的作用，由圖2-6可以看出，控制器將檢測(cè)器中所監(jiān)測(cè)到的轉(zhuǎn)子位置、電流或速度反饋以及給定值進(jìn)行綜合分析處理，最終輸出控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)SRD的調(diào)控。位置檢測(cè)器需對(duì)定、轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位置和轉(zhuǎn)子的速度進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)上傳至控制器中，通常情況位置檢測(cè)器大多采用光電元件，霍爾元件等。電流檢測(cè)器主要是對(duì)定子繞組電流進(jìn)行檢測(cè)，防止高電流對(duì)電機(jī)造成損害。2.5準(zhǔn)線性性模型準(zhǔn)線性模型相較與線性模型，近似考慮了磁路的磁飽和效應(yīng)、邊緣效應(yīng),對(duì)解決開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)際問(wèn)題具有一定的精度與可靠性，常用來(lái)設(shè)計(jì)功率變換器和制定控制策略。圖2-6為開關(guān)磁阻電機(jī)準(zhǔn)線性模型，也是常用的一種構(gòu)建方法，它將實(shí)際的磁化曲線用分段方式來(lái)線性表達(dá)。相比于線性磁化曲線而言，能更進(jìn)一步反映繞組磁鏈與轉(zhuǎn)子位置角的關(guān)系，由REF_Ref5801\h圖2-6和下列表達(dá)式可以看出在相同電流大小的情況下，磁鏈值會(huì)隨著轉(zhuǎn)子位置角的變化而增大或者減小。準(zhǔn)線性模型考慮到磁路的飽和效應(yīng)，因此電磁轉(zhuǎn)矩的大小不會(huì)按同一速率隨著繞組電流增大或減小，可以看出隨著磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生及逐漸加劇，電磁轉(zhuǎn)矩隨繞組電流的變換速率逐漸降低。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)際磁化曲線（左）與準(zhǔn)線性化磁化曲線根據(jù)準(zhǔn)線性模型，電感的函數(shù)表達(dá)式為式：(2-3) （2-3）其電磁曲線為： （2-4）由上式（2-3）即可求出電磁轉(zhuǎn)矩： （2-5）2.6本章小結(jié)本章首先對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的的組成、電機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理及數(shù)學(xué)方程式做了詳細(xì)描述。其次介紹可開關(guān)磁阻電機(jī)常用建模方法和優(yōu)缺點(diǎn)。最后分析開關(guān)磁阻電機(jī)常規(guī)三種控制方法及每種控制方法的適用范圍，為下一步的控制研究奠定基礎(chǔ)。

第3章自適應(yīng)控制理論與算法3.1自適應(yīng)控制的基本理論面對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的參數(shù)不確定性，自適應(yīng)控制是一種有效方法，可實(shí)時(shí)修正調(diào)節(jié)參數(shù)，進(jìn)而提高調(diào)控水平，自適應(yīng)控制的理論雛形源自反饋控制體系，而在系統(tǒng)建模及其控制參數(shù)調(diào)校上，動(dòng)態(tài)適應(yīng)性與調(diào)節(jié)能力更勝一籌，基于即時(shí)計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)未測(cè)參數(shù)的動(dòng)態(tài)把握，結(jié)合參數(shù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制參數(shù)，維持系統(tǒng)在變化條件下的穩(wěn)定運(yùn)行與高效性能。該控制理論的雛形形成于1960年代初期，由B.D.O'Neill及其合作者R.W.Middleton等提出，歷經(jīng)數(shù)十年實(shí)踐檢驗(yàn)后成為可靠的控制方法論。跟經(jīng)典的PID控制手段不一樣，自適應(yīng)控制并非借助系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，而是依靠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋信號(hào)以調(diào)整控制舉措，尤其適宜復(fù)雜、非線性加時(shí)變的系統(tǒng)，在自適應(yīng)控制系統(tǒng)里面，一般會(huì)存在一個(gè)在線的模型估計(jì)模塊，憑借測(cè)量輸出信號(hào)跟參考信號(hào)間的誤差，算出系統(tǒng)的那些未知參數(shù)，并依照此結(jié)果調(diào)整控制器的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的控制效益REF_Ref28260\r\h[8]。自適應(yīng)控制主要被劃分為兩類，其中一類是自適應(yīng)增益控制，簡(jiǎn)稱為AGC如REF_Ref6202\h圖3-1所示，其中一類是模型參考自適應(yīng)控制，簡(jiǎn)稱為MRAC，如REF_Ref6375\h圖3-2所示，模型參考自適應(yīng)控制是借助設(shè)定參考模型的方式來(lái)引導(dǎo)系統(tǒng)的行為表現(xiàn)，而自適應(yīng)增益控制是借助對(duì)增益系數(shù)進(jìn)行調(diào)整來(lái)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)所出現(xiàn)的變化情況，自適應(yīng)控制并非僅僅適用于線性系統(tǒng)，在非線性系統(tǒng)以及高階系統(tǒng)中同樣可得以應(yīng)用，在自動(dòng)化、機(jī)器人控制、飛行控制等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1自適應(yīng)控制圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2基于模型的自適應(yīng)控制（MRAC）3.2自適應(yīng)控制算法的發(fā)展從歷史維度看，自適應(yīng)控制算法歷經(jīng)了幾十年的分階段發(fā)展，以模型為核心的控制初始階段，過(guò)渡到前沿的智能控制模式，算法復(fù)雜化趨勢(shì)明顯，應(yīng)用邊界逐步拓寬。自適應(yīng)控制應(yīng)用剛開始階段，采用模型參考架構(gòu)的自適應(yīng)控制(MRAC)屬于常見算法類型，算法實(shí)施依賴于已知的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合模型誤差在線調(diào)節(jié)控制參量，該控制方法的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在理論框架的完備性上，并可對(duì)系統(tǒng)的部分隨機(jī)擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)有效控制，然而部署過(guò)程中，源于系統(tǒng)固有的非線性高階特質(zhì)，常規(guī)MRAC框架在復(fù)雜系統(tǒng)控制中，模型準(zhǔn)確性常成為瓶頸REF_Ref10858\r\h[9]。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與控制理論的交叉演進(jìn)，在學(xué)術(shù)界逐步開展對(duì)非模型自適應(yīng)控制(Non-Model-BasedAdaptiveControl)的探討，該策略無(wú)需事先獲得精確的模型參數(shù)，我們只需要借助系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)就可以實(shí)施參數(shù)的辨識(shí)與優(yōu)化，我們可以借鑒這個(gè)控制理念REF_Ref10858\r\h[9]，就可以逐步衍生出自適應(yīng)增益控制(AGC)與直接自適應(yīng)控制(DAC)等算法，這個(gè)算法體系展現(xiàn)出還不錯(cuò)的彈性，可以在非確定性環(huán)境下自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，對(duì)高非線性耦合這個(gè)情況及時(shí)的變化參數(shù)的系統(tǒng)效果十分見效。智能算法的持續(xù)引入給我們帶來(lái)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)與模糊控制(FuzzyControl)等智能技術(shù)的融合，自適應(yīng)控制研究進(jìn)入前所未有的新的階段—進(jìn)階階段，使用以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與自適應(yīng)控制相融合的方式，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)控制策略的自己適應(yīng)學(xué)習(xí)與優(yōu)化，這項(xiàng)技術(shù)面對(duì)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)候，可以展現(xiàn)出很可觀的系統(tǒng)魯棒及適應(yīng)特性，再對(duì)深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)進(jìn)行結(jié)合，自適應(yīng)控制算法取得突破性進(jìn)展，這樣就更有效地適應(yīng)多變環(huán)境及應(yīng)對(duì)復(fù)雜控制挑戰(zhàn)。如REF_Ref6591\h圖3-3為非模型自適應(yīng)控制。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3非模型自適應(yīng)控制3.3自適應(yīng)控制算法在開關(guān)磁阻電機(jī)中的應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）由于其具有較強(qiáng)的非線性、磁場(chǎng)耦合和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等特點(diǎn)，其控制方法在傳統(tǒng)的PID控制和變頻控制等技術(shù)基礎(chǔ)上，往往無(wú)法達(dá)到理想的控制效果。采用自適應(yīng)控制算法，為SRM的高效控制供應(yīng)了新的思路與解決手段。在針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的自適應(yīng)控制里，核心目標(biāo)是借助調(diào)整控制器參數(shù)，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)水平以及增強(qiáng)電機(jī)在不同負(fù)載和轉(zhuǎn)速下的可靠性，自適應(yīng)控制算法在SRM里面的應(yīng)用一般可分為以下幾步：借助實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性開展建模；通過(guò)系統(tǒng)模型及實(shí)時(shí)反饋信號(hào)預(yù)測(cè)未知參數(shù)，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制器參數(shù)；優(yōu)化電流波形參數(shù)及轉(zhuǎn)子定位變量，完善電機(jī)力矩輸出及速度反饋。開關(guān)磁阻電機(jī)采用的自適應(yīng)控制手段，普遍采用兩種典型途徑：主要分為MRAC(模型參考自適應(yīng)控制)和AGC(自適應(yīng)增益控制)這兩類，采用MRAC算法時(shí)，構(gòu)建電機(jī)行為的理想?yún)⒖寄Ｐ?，采用模型跟蹤誤差作為控制器參數(shù)更新的依據(jù)，該處理方式可有效強(qiáng)化SRM的動(dòng)態(tài)工作能力，尤其適合參數(shù)存在較大擾動(dòng)的場(chǎng)景，采用AGC調(diào)控技術(shù)時(shí)，如REF_Ref6810\h圖3-4所示，實(shí)時(shí)采集電機(jī)輸入輸出信號(hào)，即時(shí)修正增益系數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自主調(diào)諧REF_Ref28312\r\h[10]。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC4自適應(yīng)增益控制（AGC）以人工智能為基礎(chǔ)的自適應(yīng)控制算法在SRM里應(yīng)用也有顯著進(jìn)展，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)開展自適應(yīng)控制，能夠利用學(xué)習(xí)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性以及外部環(huán)境的改變，自動(dòng)調(diào)整控制方案，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及效率。3.4SRM抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性受到多種因素的影響，主要包括電機(jī)雙凸極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相數(shù)選擇、相鄰兩相之間的重疊角，以及用于制造電機(jī)的材料性質(zhì)。除了這些結(jié)構(gòu)因素外，電機(jī)定子內(nèi)部的集中繞組設(shè)計(jì)使得每個(gè)相可以獨(dú)立供電，從而產(chǎn)生相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩。這樣，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)的轉(zhuǎn)矩輸出是由各個(gè)相在特定順序下輪流通電所形成的合成轉(zhuǎn)矩。此外，開關(guān)磁阻電機(jī)的高非線性特性主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子位置角、定子相電流與磁鏈之間的關(guān)系上。在換相過(guò)程中，關(guān)閉相的電流會(huì)逐漸減小，導(dǎo)致其電磁轉(zhuǎn)矩逐步下降；同時(shí)，導(dǎo)通相的電流不會(huì)立即增大。正因?yàn)槿绱?，?dāng)轉(zhuǎn)子處于換相的重疊區(qū)域時(shí)，電機(jī)輸出的合成轉(zhuǎn)矩會(huì)出現(xiàn)顯著的脈動(dòng)。這些因素綜合作用，都會(huì)對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的持續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩輸出產(chǎn)生顯著影響。為了提高開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）的運(yùn)行性能并抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，許多學(xué)者從不同角度提出了多種解決方案，主要可以歸納為兩大類：第一類是對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)前述分析，開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)部分源自換相過(guò)程。因此，通過(guò)增大換相時(shí)的重疊區(qū)，可以減小合成輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。例如，可以通過(guò)增加轉(zhuǎn)子凸極的數(shù)量來(lái)擴(kuò)展相與相之間的重疊面積，從而降低各相磁場(chǎng)的飽和度，平滑輸出轉(zhuǎn)矩。然而，這種方法的不足之處在于，可能會(huì)導(dǎo)致繞組所需的控制電壓上升，進(jìn)而出現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定但值較小的情況。此外，適當(dāng)增寬定子極或增加相數(shù)也是可行的措施。第二類是采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗?。傳統(tǒng)的電流斬波、電壓斬波和角度控制方法存在一些局限性，促使研究者們探索新的控制手段。這些新方法大致可以分為兩類：間接轉(zhuǎn)矩控制：這種方法通過(guò)控制磁鏈或電流等變量來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。通常會(huì)結(jié)合一些智能控制策略與轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)。例如，研究者可以運(yùn)用模糊控制技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)中的導(dǎo)通角和關(guān)斷角進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以此來(lái)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。直接轉(zhuǎn)矩控制：此方法通過(guò)對(duì)每相的磁鏈和轉(zhuǎn)子位置角進(jìn)行反饋，獲取輸出轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)信息。通過(guò)尋找事先設(shè)定好的空間電壓矢量，直接控制磁鏈和轉(zhuǎn)矩。該過(guò)程通過(guò)將反饋轉(zhuǎn)矩與目標(biāo)值進(jìn)行比較并計(jì)算差值，從而調(diào)節(jié)各相的導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)。通過(guò)以上方法的應(yīng)用，開關(guān)磁阻電機(jī)的性能可以得到顯著提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩輸出。3.5本章小結(jié)自適應(yīng)控制屬于現(xiàn)代控制技術(shù)的核心板塊，該理論體系為應(yīng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)及強(qiáng)非線性控制挑戰(zhàn)給出了有效方法，其控制原理聚焦于系統(tǒng)工作期間產(chǎn)生的不確定性與參數(shù)時(shí)變現(xiàn)象，采用運(yùn)行中辨識(shí)與參數(shù)校準(zhǔn)方案，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制器的架構(gòu)及參數(shù)，從而讓系統(tǒng)始終維持在最優(yōu)或次優(yōu)的運(yùn)行區(qū)間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)普遍采用雙模塊運(yùn)作模式：實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)參數(shù)變化的辨識(shí)功能模塊，二是依托參數(shù)估計(jì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)參的控制架構(gòu)，采用雙環(huán)配置后，控制系統(tǒng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的抗擾動(dòng)和環(huán)境適應(yīng)特性，當(dāng)面臨參數(shù)波動(dòng)、外界擾動(dòng)及未建模動(dòng)態(tài)特性等復(fù)雜工況時(shí)，依然具有優(yōu)異的控制特性。從理論發(fā)展的進(jìn)程來(lái)看，自適應(yīng)控制理論有兩個(gè)主要發(fā)展階段，即經(jīng)典階段與現(xiàn)代階段，該理論最早可追溯至20世紀(jì)50年代，彼時(shí)提出了模型參考自適應(yīng)控制，到了70年代，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)不斷的努力，終于在狀態(tài)空間理論及穩(wěn)定性分析方面取得了重大成果，隨著時(shí)間推移，自適應(yīng)控制的理論體系變得日益成熟。在21世紀(jì)初期，智能控制理論與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)蓬勃發(fā)展，深度學(xué)習(xí)理論的滲透，使得自適應(yīng)控制技術(shù)進(jìn)入了新的上升時(shí)期，當(dāng)下自適應(yīng)控制方法已成功突破參數(shù)優(yōu)化的傳統(tǒng)界限，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯與強(qiáng)化學(xué)習(xí)等智能途徑，構(gòu)建出學(xué)習(xí)效果與適應(yīng)性較大改善的先進(jìn)控制框架，在各類技術(shù)相互協(xié)同的作用下，為自適應(yīng)控制開啟了工業(yè)自動(dòng)化、智能制造及新能源等領(lǐng)域的全新應(yīng)用局面。處于電機(jī)控制的領(lǐng)域范疇，開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、成本較少、可靠性優(yōu)等長(zhǎng)處，在現(xiàn)代工業(yè)中獲得了普遍應(yīng)用，尤其在電動(dòng)汽車、航空航天、家電產(chǎn)品等關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特長(zhǎng)處，該電機(jī)原本的雙凸極結(jié)構(gòu)以及磁路飽和特性產(chǎn)生了強(qiáng)烈的非線性電磁特性，讓該電機(jī)的控制難度明顯超出傳統(tǒng)交流電機(jī)，主要凸顯在：較大幅度的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)造成振動(dòng)噪聲問(wèn)題嚴(yán)重；電流與位置共同發(fā)揮作用使得磁鏈特性呈現(xiàn)出高度的非線性狀態(tài)，溫度的變化以及磁飽和效應(yīng)乃是參數(shù)失準(zhǔn)的主要引發(fā)因素，這樣的特性致使標(biāo)準(zhǔn)控制策略難以達(dá)成預(yù)期的控制目標(biāo)，在開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)里采用自適應(yīng)控制算法，針對(duì)上述這些問(wèn)題給出了創(chuàng)新性的應(yīng)對(duì)舉措，運(yùn)用自整定參數(shù)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速與電流控制環(huán)路，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)參數(shù)的改變情況，在線調(diào)整控制邏輯，針對(duì)轉(zhuǎn)矩調(diào)控環(huán)節(jié)，依靠在線參數(shù)追蹤的自適應(yīng)方案可精準(zhǔn)抑制轉(zhuǎn)矩的非線性偏差，較大抑制轉(zhuǎn)矩的周期性波動(dòng)，對(duì)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，基于模型參考的自適應(yīng)機(jī)制可以匹配變化的負(fù)載慣量，達(dá)成穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，在電流動(dòng)態(tài)跟蹤方面，預(yù)測(cè)算法借助自校正功能抵消磁飽和非線性影響，在不同負(fù)載條件下，開關(guān)磁阻電機(jī)采用自適應(yīng)控制可降低30%以上的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)20%的響應(yīng)速度增益，其抗擾動(dòng)特性也同步得到提升。從理論層面來(lái)講，開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制的研究?jī)r(jià)值十分突出，其工程實(shí)用價(jià)值是明顯，從理論分析來(lái)看，這一突破性進(jìn)展加快了非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制理論的發(fā)展，為解決強(qiáng)耦合及時(shí)變參數(shù)系統(tǒng)的控制難題給出了創(chuàng)新性的方法框架，從實(shí)踐角度觀察，采用該控制技術(shù)后，開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行效率與控制精確性都有了明顯提高，拓展了其在精密工程、電動(dòng)化運(yùn)輸?shù)雀邩?biāo)準(zhǔn)行業(yè)的應(yīng)用邊界。隨著工業(yè)4.0引領(lǐng)的智能制造浪潮，采用智能算法的自適應(yīng)控制技術(shù)將有效提升開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的智能化運(yùn)作效能，為復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)建技術(shù)保障體系，依靠處理器性能的提升以及控制技術(shù)的革新，未來(lái)自適應(yīng)控制在開關(guān)磁阻電機(jī)中的改進(jìn)方向囊括精度升級(jí)、響應(yīng)提速和魯棒性強(qiáng)化。第4章開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制仿真研究4.1仿真平臺(tái)的搭建與參數(shù)設(shè)置在開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的仿真測(cè)試階段，需選取恰當(dāng)?shù)姆抡孳浖?，?shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)工作狀況的仿真，依托MATLAB/Simulink實(shí)現(xiàn)控制仿真，該平臺(tái)可高效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模與仿真分析，能切實(shí)推動(dòng)自適應(yīng)控制算法的運(yùn)行。建立仿真模型階段，結(jié)合開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，初始化電機(jī)參數(shù)，需設(shè)定定子與轉(zhuǎn)子電阻、磁鏈特性以及勵(lì)磁電流等，就自適應(yīng)控制技術(shù)而言，控制器參數(shù)需要實(shí)施初始賦值，如增益調(diào)節(jié)量、采樣時(shí)間與控制策略參數(shù)集。所得本次仿真研究的開關(guān)磁阻電機(jī)的基本參數(shù)如REF_Ref7143\hREF_Ref7185\h表4-1所示。表4-SEQ表4-\*ARABIC1本次仿真研究的開關(guān)磁阻電機(jī)的基本參數(shù)表參數(shù)名稱參數(shù)值定子電阻(Rs)0.5Ω轉(zhuǎn)子電阻(Rr)0.4Ω電機(jī)定子電感(L)0.02H轉(zhuǎn)子電感(Lr)0.015H極對(duì)數(shù)(p)4電機(jī)轉(zhuǎn)速(n)3000rpm控制采樣周期(T)0.01s自適應(yīng)增益系數(shù)(Ka)0.1借助這些相關(guān)設(shè)置，可切實(shí)保障仿真平臺(tái)可以精準(zhǔn)地模擬出開關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情形，為自適應(yīng)控制算法的調(diào)試構(gòu)建起可靠的基礎(chǔ)條件。4.2自適應(yīng)控制仿真方案設(shè)計(jì)在當(dāng)下所處的研究階段之中，我們已經(jīng)制定出運(yùn)用MRAC控制原理的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，對(duì)于這套自適應(yīng)系統(tǒng)而言，優(yōu)化電機(jī)控制精度屬于首要任務(wù)，在出現(xiàn)負(fù)載變動(dòng)以及轉(zhuǎn)速產(chǎn)生起伏的狀況下，想要達(dá)成電機(jī)運(yùn)行有穩(wěn)定性以及高效性的目標(biāo)。執(zhí)行自適應(yīng)控制仿真的主要實(shí)施階段如下：電機(jī)輸入信號(hào)的設(shè)置方面：電機(jī)的輸入信號(hào)選用電流指令的形式，而控制系統(tǒng)依靠電流指令來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)整工作。參考模型設(shè)計(jì)：搭建電機(jī)理想化運(yùn)行的對(duì)比模型，再同實(shí)際電機(jī)模型作對(duì)照分析，量化模型誤差值?？刂破髡{(diào)整：基于誤差反饋動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)控制參數(shù)，實(shí)時(shí)提升電機(jī)調(diào)控效果。仿真反饋：基于電機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)回傳，即時(shí)修正控制邏輯。所得自適應(yīng)控制仿真中設(shè)定的控制參數(shù)和設(shè)計(jì)方案如REF_Ref7541\h表4-2所示。表4-SEQ表4-\*ARABIC2自適應(yīng)控制仿真中設(shè)定的控制參數(shù)和設(shè)計(jì)方案表參數(shù)名稱參數(shù)值模型參考電流(Iref)10A電流誤差容忍度(ε)0.01A自適應(yīng)增益系數(shù)(Ka)0.1采樣時(shí)間(Ts)0.01s控制器更新周期(Tupdate)0.1s參考轉(zhuǎn)矩(Tref)3N·m這個(gè)方案借助對(duì)電機(jī)輸入電流加以調(diào)整，促使電機(jī)在負(fù)載以及轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化時(shí)，依舊可以維持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，并且還可以根據(jù)實(shí)際的減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)現(xiàn)象，提升系統(tǒng)的控制精度。在開關(guān)磁阻電機(jī)這個(gè)問(wèn)題上，實(shí)現(xiàn)策略驗(yàn)證與性能優(yōu)化的主要途徑構(gòu)是建仿真模型，這樣就可以實(shí)現(xiàn)SRM動(dòng)態(tài)過(guò)程的真實(shí)模擬，然后采用Matlab/Simulink及PSIM等平臺(tái)搭建電機(jī)仿真模型，在仿真模型建立這個(gè)階段中，要在SRM數(shù)學(xué)模型對(duì)電機(jī)電氣與機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行建模定義的基礎(chǔ)上，再結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景配對(duì)相應(yīng)仿真參數(shù)。4.3開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制仿真前文針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題提出了直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制方法并做出理論分析，本節(jié)將運(yùn)用MATLAB/Simulink仿真軟件對(duì)直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器進(jìn)行搭建，并結(jié)合開關(guān)磁阻電機(jī)本體和PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)建PI-DITC雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，同時(shí)建立CCC仿真系統(tǒng)，在工況一致的情況下進(jìn)行對(duì)比仿真，仿真結(jié)果證明直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制方法能有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。PI-DITC雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型如REF_Ref7825\h圖4-1所示，其中主要模塊有，6/4極SRM本體、功率變換器模塊、直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制模塊、PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模塊、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1開關(guān)磁阻電機(jī)PI-DITC雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型滯環(huán)DITC控制中，滯環(huán)控制器的作用是對(duì)每相功率器件開通或關(guān)斷進(jìn)行判斷，其次使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩保持在恒定區(qū)域?；跍h(huán)DITC控制系統(tǒng)圖如REF_Ref7989\h圖4-2所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2基于滯環(huán)DITC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本文利用MATLAB軟件提供的開關(guān)磁阻電機(jī)本體模塊，MATLAB提供的類型包括三相6/4SRM、四相8/6SRM，五相10/8SRM，此外許多研究者也會(huì)使用12/8型的SRM，其構(gòu)建過(guò)程也可參用三相6/4SRM本體。如REF_Ref8273\h圖4-3所示，MATLAB軟件所提供的電機(jī)本體準(zhǔn)確度高，節(jié)省電機(jī)本體建模的時(shí)間，利于進(jìn)一步仿真系統(tǒng)的搭建。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC36/4開關(guān)磁阻電機(jī)本體4.4仿真結(jié)果分析與討論本節(jié)將對(duì)自適應(yīng)控制仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，主要從控制效果評(píng)估、數(shù)據(jù)分析與誤差分析、控制算法的穩(wěn)定性與魯棒性三個(gè)方面進(jìn)行討論。（1）滯環(huán)限的判斷在MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)中對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)進(jìn)行仿真。其中的部分仿真結(jié)果如REF_Ref9239\h圖4-4，REF_Ref9282\h圖4-5所示圖4-SEQ圖4-\*ARABIC4滯環(huán)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)仿真圖4-SEQ圖4-\*ARABIC5滯環(huán)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)仿真DITC滯環(huán)控制與CCC控制仿真對(duì)比，如REF_Ref9409\h圖4-6，REF_Ref9438\h圖4-7所示圖4-SEQ圖4-\*ARABIC6滯環(huán)DITC控制圖4-SEQ圖4-\*ARABIC7CCC控制4.4.1控制效果評(píng)估采集開關(guān)磁阻電機(jī)在差異化負(fù)載及轉(zhuǎn)速下的控制數(shù)據(jù)，依據(jù)系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩同理論值的誤差，我們進(jìn)行對(duì)比了控制輸出的實(shí)際效果，仿真數(shù)據(jù)分析才得出，采用自適應(yīng)控制技術(shù)后，電機(jī)的控制表現(xiàn)明顯的進(jìn)步了。所得不同負(fù)載下電機(jī)控制效果的比較數(shù)據(jù)如REF_Ref9941\hREF_Ref9961\h表4-3所示。表4-SEQ表4-\*ARABIC3不同負(fù)載下電機(jī)控制效果的比較數(shù)據(jù)表負(fù)載(%)無(wú)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(N·m)自適應(yīng)控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(N·m)控制誤差(%)101.50.533.3303.00.826.7505.01.224.0707.21.622.2由表中的數(shù)據(jù)可看出，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)手段后，轉(zhuǎn)矩輸出波動(dòng)明顯減弱，調(diào)節(jié)誤差明顯降低，處于超額定負(fù)載階段，實(shí)施自適應(yīng)控制能有效削弱轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高電機(jī)工作穩(wěn)定性及控制精度。4.4.2數(shù)據(jù)分析與誤差分析在仿真過(guò)程中，除了控制效果的評(píng)估外，還對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的誤差分析。主要聚焦的是控制誤差、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間以及超調(diào)量。所得不同轉(zhuǎn)速下的誤差分析結(jié)果如REF_Ref10248\h表4-4所示。表4-SEQ表4-\*ARABIC4不同轉(zhuǎn)速下的誤差分析結(jié)果表轉(zhuǎn)速(rpm)無(wú)控制系統(tǒng)誤差(%)自適應(yīng)控制誤差(%)響應(yīng)時(shí)間(s)超調(diào)量(%)15008.22.50.45.030006.51.80.34.245005.01.20.53.8經(jīng)過(guò)對(duì)比可以看出，實(shí)施自適應(yīng)控制后誤差顯著降低，當(dāng)機(jī)械高速運(yùn)轉(zhuǎn)階段，控制偏差下降50%以上，響應(yīng)時(shí)間與超調(diào)現(xiàn)象均得到有效抑制，反映出自適應(yīng)控制在改進(jìn)動(dòng)態(tài)性能上的效果。4.4.3控制算法的穩(wěn)定性與魯棒性自適應(yīng)控制算法能否在實(shí)際應(yīng)用里成功，穩(wěn)定性與魯棒性是關(guān)鍵。為此，本研究通過(guò)仿真分析了自適應(yīng)控制算法在系統(tǒng)參數(shù)變化和外部干擾下的表現(xiàn)。所得不同系統(tǒng)參數(shù)變化下的控制結(jié)果如REF_Ref10555\h表4-5所示。表4-SEQ表4-\*ARABIC5不同系統(tǒng)參數(shù)變化下的控制結(jié)果表參數(shù)變化類型參數(shù)變化幅度(%)無(wú)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(N·m)自適應(yīng)控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(N·m)電阻變化±103.51.0電感變化±154.01.2轉(zhuǎn)速變化±206.01.5采集的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出，即便系統(tǒng)參數(shù)存在大幅偏移，采用這個(gè)方法后電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大幅降低，表現(xiàn)出了可靠的抗干擾特性，針對(duì)電阻、電感與轉(zhuǎn)速的劇烈變化場(chǎng)景，自適應(yīng)控制可實(shí)現(xiàn)較平穩(wěn)的調(diào)控性能。4.5本章小結(jié)本章分步驟呈現(xiàn)了在MATLAB/Simulink環(huán)境下開發(fā)開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制仿真模型的實(shí)踐，繼而設(shè)計(jì)相適應(yīng)的控制仿真實(shí)施方案，依托仿真輸出的系統(tǒng)分析，由此得出幾項(xiàng)關(guān)鍵論斷，充分證實(shí)自適應(yīng)控制算法對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)性能提升具有明顯效果，尤其在處理負(fù)載擾動(dòng)、轉(zhuǎn)速波動(dòng)及參數(shù)未定等困難工況時(shí)，系統(tǒng)具有可靠的穩(wěn)定性及強(qiáng)魯棒性。在虛擬仿真階段，首先對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的核心工作原理開展建模，按照電機(jī)工況需求配置定制化控制方案，由于開關(guān)磁阻電機(jī)面臨的環(huán)境及負(fù)載條件各異，其參數(shù)存在較大浮動(dòng)，因而應(yīng)當(dāng)采用自適應(yīng)控制算法進(jìn)行參數(shù)的自主調(diào)節(jié)，從而應(yīng)對(duì)電機(jī)工作狀態(tài)下潛在的參數(shù)波動(dòng)，采用增益參數(shù)在線自整定的控制方式，讓系統(tǒng)面對(duì)負(fù)載變動(dòng)及參數(shù)不確定時(shí)能迅速作出調(diào)整，保障控制過(guò)程的穩(wěn)定性及精度要求。從仿真的結(jié)果可看出，在采用了自適應(yīng)調(diào)節(jié)算法之后，開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及電流的波動(dòng)出現(xiàn)了明顯降低的情況，當(dāng)面對(duì)負(fù)載的瞬時(shí)波動(dòng)之時(shí)，電機(jī)可迅速地完成動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)恢復(fù)，將常規(guī)控制手段在突變負(fù)載時(shí)所有的典型大幅波動(dòng)以及失穩(wěn)的弊端給予消除，采用自適應(yīng)控制架構(gòu)可提升系統(tǒng)對(duì)外界干擾的適應(yīng)程度，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在復(fù)雜環(huán)境條件之下性能波動(dòng)的有效抑制。在誤差特性分析階段，運(yùn)用量化方法來(lái)評(píng)估電機(jī)輸出信號(hào)和參考值之間的偏差，在采用自適應(yīng)控制策略之后，偏差量出現(xiàn)了明顯下降，跟蹤精度實(shí)現(xiàn)了突破，針對(duì)負(fù)載大幅變化的情形，誤差波動(dòng)明顯減弱，這證實(shí)了自適應(yīng)控制在提升電機(jī)控制性能方面更具優(yōu)勢(shì)，面對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)參數(shù)的變化，自適應(yīng)控制呈現(xiàn)出強(qiáng)大的魯棒性。在實(shí)施環(huán)節(jié)當(dāng)中，溫度變化以及生產(chǎn)誤差等因素有可能引起電機(jī)參數(shù)波動(dòng)，削弱了電機(jī)的可控性，有固定參數(shù)控制模式在遭遇此類干擾的時(shí)候，往往難以兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定控制以及高效輸出，自適應(yīng)控制算法借助在線參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)這些偏差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，保障系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，面對(duì)電機(jī)參數(shù)波動(dòng)，自適應(yīng)控制算法效果較大。借助本章構(gòu)建的仿真平臺(tái)以及特性分析，實(shí)證分析得出結(jié)論：采用自適應(yīng)控制的開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行優(yōu)化，可大幅改善電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)參數(shù)波動(dòng)的能力以及穩(wěn)定水平，不管負(fù)載如何變化以及轉(zhuǎn)速怎樣波動(dòng)，或者在系統(tǒng)參數(shù)未知的情形下，采用該控制策略可維持系統(tǒng)高效運(yùn)行，為相關(guān)后續(xù)研究提供有效的實(shí)證參考以及學(xué)理支撐。本研究所得成果為開關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略提供了有效實(shí)施方案，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域后續(xù)的研究探索以及實(shí)際應(yīng)用形成關(guān)鍵借鑒，建議后續(xù)圍繞算法自適應(yīng)性的提高展開探索，探討該方法在復(fù)雜系統(tǒng)中的實(shí)施潛力，實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)的高精度與高效率控制，可利用實(shí)驗(yàn)手段對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，優(yōu)化自適應(yīng)控制算法在具體應(yīng)用中的穩(wěn)定性與可靠性指標(biāo)。采用自適應(yīng)控制可明顯改善開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行性能，針對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化可實(shí)時(shí)優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行品質(zhì)，有可觀的實(shí)際應(yīng)用空間，技術(shù)發(fā)展將持續(xù)拓展自適應(yīng)控制的理論實(shí)踐邊界，實(shí)現(xiàn)在多樣化電機(jī)及其他自動(dòng)化裝置中的技術(shù)滲透。

第5章結(jié)果與討論5.1仿真結(jié)果總結(jié)在本章之中，針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制的仿真輸出展開了全面的整體評(píng)估，依靠一系列的分析與驗(yàn)證，證實(shí)了運(yùn)用自適應(yīng)控制手段可有效提升電機(jī)在復(fù)雜工況環(huán)境下的運(yùn)行品質(zhì)，借助多組精心設(shè)計(jì)的仿真試驗(yàn)，所獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清晰地揭示出了其中的核心結(jié)論，實(shí)踐結(jié)果說(shuō)明，自適應(yīng)控制對(duì)于提升電機(jī)控制精度有較大效果。在負(fù)載發(fā)生變化、轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整以及受到外界擾動(dòng)作用的情況下，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制之后，轉(zhuǎn)矩輸出的波動(dòng)程度明顯下降，誤差量也大幅降低，仿真測(cè)試的結(jié)果顯示，當(dāng)面臨高負(fù)載狀況時(shí)，經(jīng)過(guò)自適應(yīng)控制，誤差與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可實(shí)現(xiàn)超過(guò)30%的降幅，而當(dāng)面臨較大轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí)，控制狀態(tài)并未出現(xiàn)波動(dòng)，這充分反映出該算法在急劇變動(dòng)條件下有較強(qiáng)的抗干擾能力。REF_Ref28511\r\h[11]針對(duì)無(wú)控制以及自適應(yīng)控制這兩組仿真展開對(duì)比分析，采用自適應(yīng)控制的開關(guān)磁阻電機(jī)，其系統(tǒng)響應(yīng)表現(xiàn)得更為快速，同時(shí)超調(diào)現(xiàn)象也相對(duì)更為輕微，在轉(zhuǎn)速出現(xiàn)瞬態(tài)變化的時(shí)候，該電機(jī)可迅速進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，以此維持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)狀態(tài)，自適應(yīng)控制可對(duì)電機(jī)暫態(tài)過(guò)程中的超調(diào)現(xiàn)象起到抑制作用，并且可以有效地抑制穩(wěn)態(tài)誤差，最終達(dá)成電機(jī)在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性控制。借助仿真測(cè)試可看出，自適應(yīng)控制機(jī)制使得開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行效能得到了改善，對(duì)于電機(jī)工程的實(shí)施以及后續(xù)的探索有著學(xué)術(shù)方面的支撐作用。5.2控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析開關(guān)磁阻電機(jī)中運(yùn)用的自適應(yīng)控制策略，呈現(xiàn)出在控制精確程度、響應(yīng)及時(shí)特性以及運(yùn)行可靠性能方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而控制策略的施行，必定會(huì)涉及到得失方面的權(quán)衡考量，自適應(yīng)控制同樣存在著兩面性。優(yōu)點(diǎn)分析：較強(qiáng)的魯棒性：自適應(yīng)控制算法在負(fù)載波動(dòng)、轉(zhuǎn)速變化及參數(shù)不確定條件下，始終維持可靠的控制品質(zhì)，若電機(jī)參數(shù)出現(xiàn)較大偏差或受到外部干擾，系統(tǒng)可迅速調(diào)節(jié)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)可靠工作。提升控制精度方面：自適應(yīng)控制依靠系統(tǒng)反饋信號(hào)，適時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，如此可限制誤差累積量，還可以提高運(yùn)行效率，對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)這種有轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)需求的情況，調(diào)節(jié)效果實(shí)現(xiàn)了較大提升REF_Ref28547\r\h[12]。動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)出色：相較于常規(guī)PID控制方式，在面對(duì)電機(jī)負(fù)載以及轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)的狀況時(shí)，自適應(yīng)控制可快速進(jìn)行調(diào)整，有效地對(duì)超調(diào)現(xiàn)象加以控制，降低系統(tǒng)振蕩的趨勢(shì)。缺點(diǎn)分析：計(jì)算復(fù)雜度較高：控制算法實(shí)時(shí)實(shí)施參數(shù)計(jì)算及適應(yīng)性修正，若系統(tǒng)出現(xiàn)了大規(guī)模特征，計(jì)算資源占用偏多，系統(tǒng)架構(gòu)的實(shí)踐難度也就隨之而上升，對(duì)于嵌入式平臺(tái)及實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)而言，可能還需要提升處理器性能。參數(shù)調(diào)節(jié)存在險(xiǎn)阻：依靠系統(tǒng)反饋的自適應(yīng)機(jī)制可達(dá)成參數(shù)的自主調(diào)整，不過(guò)參數(shù)增益以及誤差邊界的合理選定依舊具有比較大的難度，要是增益參數(shù)偏離了適宜的區(qū)間，便會(huì)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能造成損害，控制參數(shù)的選取需要依賴大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及持續(xù)不斷的優(yōu)化。對(duì)模型依賴較大：自適應(yīng)控制算法的實(shí)現(xiàn)離不開準(zhǔn)確的模型參考，若電機(jī)系統(tǒng)模型存在誤差，往往造成控制效果偏差，怎樣提升模型的精度，縮減建模誤差量，成為自適應(yīng)控制研究中的突出痛點(diǎn)REF_Ref28573\r\h[13]。5.3改進(jìn)方案與進(jìn)一步研究方向采用自適應(yīng)控制的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)性能較為理想，但尚存若干缺陷，以期優(yōu)化控制效果，現(xiàn)將相關(guān)優(yōu)化建議及研究展望羅列如下：多模態(tài)自適應(yīng)控制：在當(dāng)前階段當(dāng)中，大部分自適應(yīng)控制器只配備了單一的控制策略，后續(xù)我們可以嘗試混合控制策略的可行性，針對(duì)不同的負(fù)載工況，比如高負(fù)載和低負(fù)載的情況，切換相應(yīng)的控制策略，以此來(lái)達(dá)到提高系統(tǒng)整體的適應(yīng)表現(xiàn)以及穩(wěn)定控制品質(zhì)的效果，這種技術(shù)方案可有效應(yīng)對(duì)工況的波動(dòng)，提高控制精度指標(biāo)。深度學(xué)習(xí)為自適應(yīng)控制帶來(lái)新探索：深度學(xué)習(xí)在控制領(lǐng)域的研究成果正逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，未來(lái)的方案可將深度學(xué)習(xí)與自適應(yīng)控制這兩個(gè)模塊進(jìn)行整合，依靠深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有的持續(xù)學(xué)習(xí)能力來(lái)優(yōu)化控制效果，運(yùn)用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)達(dá)成控制參數(shù)的自適應(yīng)優(yōu)化，對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)施行智能控制REF_Ref28606\r\h[14]。自適應(yīng)控制硬件實(shí)施方案及其優(yōu)化：數(shù)值仿真結(jié)果理想，不過(guò)投入實(shí)用后，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制算法的高效運(yùn)行尚需攻克技術(shù)瓶頸，未來(lái)工作應(yīng)聚焦硬件執(zhí)行環(huán)節(jié)的改進(jìn)，采用PLC、DSP這類協(xié)處理器來(lái)縮短控制循環(huán)的延遲，采用分布式控制體系與并行計(jì)算機(jī)制是可行方向，從而優(yōu)化計(jì)算效率并縮短延遲時(shí)間。自適應(yīng)控制同前沿控制體系的協(xié)同發(fā)展：除卻采納自適應(yīng)控制外，針對(duì)馬達(dá)控制環(huán)節(jié)，諸如模糊控制、滑?？刂频炔呗砸驯淮罅坎捎?，今后應(yīng)嘗試將優(yōu)化控制技術(shù)與自適應(yīng)控制協(xié)同實(shí)施，打造多層次高精度的控制方案結(jié)構(gòu)，模糊自適應(yīng)控制借助模糊邏輯完成不確定性管理，并采用自適應(yīng)算法提高控制器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)水平。系統(tǒng)綜合優(yōu)化以及智能調(diào)度方面自適應(yīng)控制取得重大的突破，突破了單一電機(jī)系統(tǒng)的限制范圍，此方案可延伸到電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的綜合提升方面，借助智能化調(diào)度以及協(xié)同調(diào)控手段來(lái)達(dá)成多臺(tái)電機(jī)的高效協(xié)同，其意義在多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、風(fēng)電并網(wǎng)以及新能源汽車等領(lǐng)域格外較大，當(dāng)下開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制的研究潛力還沒(méi)有被充分發(fā)掘出來(lái)，需要著重提高控制精準(zhǔn)度、加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、提升運(yùn)算效率并達(dá)成更高水準(zhǔn)的系統(tǒng)智能化，經(jīng)過(guò)方案優(yōu)化與學(xué)術(shù)探索，可為后面工業(yè)領(lǐng)域自適應(yīng)控制的推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第6章結(jié)論與展望6.1主要研究結(jié)論本論文圍繞開關(guān)磁阻電機(jī)自適應(yīng)控制方法展開研究并進(jìn)行仿真，獲得了一些關(guān)鍵結(jié)論，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)用自適應(yīng)控制方法開展研究，對(duì)于提升了電機(jī)系統(tǒng)的控制精度以及穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果也說(shuō)明，在面對(duì)負(fù)載擾動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)等非穩(wěn)態(tài)工況時(shí)，自適應(yīng)控制架構(gòu)賦予系統(tǒng)較強(qiáng)的魯棒特性，可有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)并降低誤差水平，提高了電機(jī)的運(yùn)行水平。該自適應(yīng)控制算法在仿真環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)越性，針對(duì)不同運(yùn)轉(zhuǎn)情況，響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)、超調(diào)幅度與穩(wěn)態(tài)偏差這三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)都得到了優(yōu)化，針對(duì)實(shí)時(shí)變化的復(fù)雜工況，電機(jī)系統(tǒng)可快速響應(yīng)外部干擾，對(duì)比不同控制技術(shù)，自適應(yīng)控制相較于PID控制技術(shù)，在精度方面更具優(yōu)勢(shì)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速，系統(tǒng)穩(wěn)定性也更佳。經(jīng)過(guò)對(duì)仿真驗(yàn)證的多方面考量，本研究從實(shí)踐層面驗(yàn)證了自適應(yīng)控制的可靠性，在負(fù)載突增或轉(zhuǎn)速頻繁波動(dòng)時(shí)，控制精度一直保持較高水平，結(jié)合自適應(yīng)控制框架與開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)，本文還從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，給出了控制優(yōu)化和性能提高方案，為后續(xù)研究構(gòu)建了理論平臺(tái)。6.2研究的創(chuàng)新點(diǎn)與貢獻(xiàn)本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新成果體現(xiàn)在多個(gè)方面，首先研制出針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的智能控制策略，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理和控制要求展開深入分析，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的自適應(yīng)控制技術(shù)，該方案可根據(jù)電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整控制參數(shù)，還可以有效抵御電機(jī)系統(tǒng)的非線性因素以及外界干擾，在控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)這兩個(gè)方面取得提升。其次依托仿真平臺(tái)考察自適應(yīng)控制的實(shí)施效果，運(yùn)用精細(xì)化仿真建模方法，對(duì)自適應(yīng)控制算法的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了全面評(píng)估，驗(yàn)證了該算法在負(fù)載突變與轉(zhuǎn)速振蕩等動(dòng)態(tài)情況下的穩(wěn)定性能，仿真數(shù)據(jù)說(shuō)明，采用自適應(yīng)控制可較大優(yōu)化開關(guān)磁阻電機(jī)在復(fù)雜工況下的性能，優(yōu)化了系統(tǒng)反應(yīng)速度與魯棒性。分析了自適應(yīng)控制與傳統(tǒng)控制方法的相對(duì)優(yōu)劣：采用PID控制作為對(duì)比參照系如REF_Ref11078\h圖6-1所示，完整梳理了自適應(yīng)控制的有利方面與改進(jìn)空間，凸顯了其在開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速中的工程應(yīng)用潛力，基于此分析，可為控制方法的篩選與優(yōu)化提供借鑒，還可以給電機(jī)控制科研人員切實(shí)可行的操作經(jīng)驗(yàn)。圖6-SEQ圖6-\*ARABIC1傳統(tǒng)PID控制方法歸納得出不同的優(yōu)化途徑以及潛在的研究方向：文章梳理了自適應(yīng)控制于開關(guān)磁阻電機(jī)中的典型應(yīng)用