基于PID控制器的异步电机矢量控制系统simulink建模与仿真

1.课题概述
基于PID控制器的异步电机矢量控制系统simulink建模与仿真。

2.系统仿真结果

3.核心程序与模型
版本：MATLAB2022a

4.系统原理简介
       异步电机由于其结构简单、坚固耐用、成本低廉等优点，在工业领域得到了广泛应用。然而，异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统，其控制难度较大。矢量控制技术的出现为异步电机的高性能控制提供了有效手段，而 PID 控制器在其中起着关键的调节作用。通过将矢量控制与 PID 控制器相结合，可以实现异步电机的高精度调速、转矩控制等功能，提高电机运行的稳定性和可靠性，满足不同工业应用场景的需求。

4.1 三相异步电机的物理模型
       异步电机主要由定子和转子两部分组成。定子上有三相绕组，分别为 A 相、B 相和 C 相，通以三相交流电后会产生旋转磁场。转子通常为鼠笼式或绕线式结构，在定子旋转磁场的作用下产生感应电动势和感应电流，进而产生电磁转矩使转子转动。

4.2 矢量控制
       矢量控制的核心思想是将异步电机的定子电流分解为产生磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，通过分别控制这两个分量，实现对电机磁场和转矩的独立控制，就像直流电机的励磁电流和电枢电流分别控制一样，从而使异步电机获得类似于直流电机的控制性能。

        在稳态运行时，基于 PID 控制器的异步电机矢量控制系统能够较好地跟踪给定转速。通过积分环节的作用，可以消除由于负载变化等因素引起的稳态转速误差，使电机转速稳定在给定值附近。例如，当电机负载增加时，转速会下降，速度环的 PID 控制器会根据转速偏差调整转矩电流分量，使电机输出更大的转矩，从而使转速回升到给定值，保证了系统的稳态精度。