永磁同步電機的模糊滑模控制
黃石維，周國榮
(中南大學信息科學與工程學院，湖南長沙410083)
摘要：為了實現高性能永磁同步電動杌伺服系統快速而精確的位置跟蹤控制．在滑模控制策略中引入模糊控制算法設計了基于模糊規則的滑模控制囂．通過理論分析和控制仿真，證實了模糊滑模控制很好地解決了抖振問題，對參數變化和負載攏動具有較強的魯捧性．永磁同步電機可獲得優良的位置跟蹤效果。
關鍵詞：滑模控制；模糊控制；永磁同步電機；模糊規則
中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A
1 引言
永磁同步電動機由于其體積小、效率高、結構簡單可靠、轉矩大和魯棒性強等優點，被廣泛應用于高精度位置控制的伺服系統。但PMSM又是一個多變量、非線性、強耦合的系統，為了克服這些缺點，已經提出了許多消除不確定性影響的控制策略，然而，魯棒性得不到保證。多年來，滑模控制由于控制結構簡單、魯棒性和可靠性高，故被廣泛地應用于運動控制中，并且已經取得了很多卓有成效的研究成果。但是，“抖振”問題成為滑模控制器應用的障礙。本文將模糊控制和滑模控制相結合，采用模糊規則，利用滑模到達條件對切換增益進行估計并利用切換增益消除干擾項，從而消除抖振。使得PMSM伺服系統對負載干擾和參數變化具有很好的魯棒性。
2 永磁同步電機伺服系統數學模型
帶有正弦感應的電動勢的永磁同步電機的數學模型如下：
在滑模控制律式(17)中，切換增益K(t)的值是造成抖振的原因。K(t)用于補償不確定項E(t)，以保證滑模存在性條件得到滿足。如果E(t)時變，則為了降低抖振，采用模糊規則，根據滑模到達條件對切換增益K(￡)的值進行有效的估計，使K(t)也時變。
3.2模糊控制器的設計
滑模存在的條件為 ss
當系統到達滑模面后，將會保持在滑模面上。由于K(t)為保證系統得以到達滑模面的增益，因此其值必須足以消除不確定項的影響。
模糊規則如下：
如果ss>0，則K(t)應增大 (22)
如果ss
由式(22)和式(23)設計如下模糊系統：ss為輸入，△K(t)為輸出。系統輸入輸出的模糊集定義如下：
ss={NB NM ZO PM PB }
△K={NB NM ZO PM PB }
其中NB為負大，NM為負中，ZO為零，PM為正中，PB為正大。
模糊系統的輸入隸屬函數如圖1所示，模糊系統的輸出隸屬函數如圖2所示。選擇如下模糊規則：
4 系統仿真分析
以永磁同步電機模型的位置跟蹤為例，被控裝置包括轉臺、減速器和執行電機，折算到電機軸上的轉動貫量為0.0196 kg·㎡，額定轉速 |
