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船舶电力推进电机实测建模技术研究
| 论文题名： | 船舶电力推进电机实测建模技术研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;异步电机;仿真验证;建模技术 |
| 摘要： | 在船舶驱动领域中，电力推进系统具有传统推进方式无法企及的优越性能，目前已经成为国内的研究开发热点。实船实验的方式和传统的离线测试方式因各自存在的缺陷，在船舶电力推进系统研究中所能发挥的指导价值有限，实时仿真技术作为目前置信度最高的一种仿真技术，已成为船舶行业仿真研究的趋势。本文采用国产AppSIM实时系统，构建了半实物实时仿真平台来研究船舶电力推进系统的实测建模技术。 结合工程项目的需要，首先通过分析船舶电力推进系统结构，将系统分割为负载模块与推进电机模块，并研究了螺旋桨负载建模以及项目所用的磁阻负载器模型。重点研究了六相异步电机模块，分析了它的物理模型、等效电路模型以及常用的数学模型，并对等效电路模型提出了相关的参数测定方法。针对六相异步电机复杂的数学模型为后文研究带来不便的难题，构建出一种通用的异步电机简化模型，仿真验证其合理性。实际电机存在磁饱和现象，本文通过空载试验数据求得电机磁饱和曲线，并针对曲线拟合法的缺陷，细节上先计算后插值处理，减少了非实验测得数据的影响，这样建立的磁饱和修正电机模型更接近实际电机。 良好的辨识算法选择关系到实测建模技术的成败，最小二乘法在工程应用方面的优势成为首选方法。针对最小二乘法仅用于线性系统的辨识，本文分别推导出在转速稳定条件下的线性模型和通过辅助变量处理能适应大转速范围的线性模型，仿真验证后者更有优势。并针对基本最小二乘的一些缺陷，分别仿真了自适应最小二乘，可复位最小二乘以及多新息最小二乘三种改进算法的辨识效果，最后提出一种将这三者融合应用的新型最小二乘算法，仿真验证了它能获得良好的辨识性能。针对某些控制方法对精确转子电阻值得需求，而最小二乘法在非零均值白噪声干扰方面的缺点，本文从简化电机模型出发，建立了引入转子电阻状态变量的异步电机状态方程和输出方程，通过雅各比矩阵线性化处理，实现了使用EKF对转子电阻的辨识策略。 最后在实验室的模拟船舶综合电力推进系统的基础上，构建了AppSIM为核心的实时仿真平台，以融合了可复位、自适应及多新息特性的最小二乘法实现三相异步电机高精度的实测建模研究，这为本项目的相关控制策略开发研究铺垫了基础，也可以为之后的工程应用及系统评估等后续工作提供依据，具有一定的实用价值。 |
| 作者： | 唐琼 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 刘胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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