永磁同步電機(jī)模糊滑模控制系統(tǒng)的研究
李淵2，何鳳有1，余躍1，楊一2
（1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，徐州2210082．江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，鎮(zhèn)江212013）
摘要：針對(duì)永磁同步電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速?gòu)?qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于模糊滑模控制的非線性電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器。應(yīng)用模糊控制實(shí)現(xiàn)滑模切換部分的控制，減輕了傳統(tǒng)滑模控制的抖振現(xiàn)象。建立了采用該控制器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，控制方法有效地實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟蹤，具有良好的動(dòng)、靜態(tài)特性和魯棒性。
關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；模糊控制；滑模控制；非線性
中圖分類號(hào)：tm341, tm351 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848{2010)04-0058-03
0引 言
由于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)本身的非線性以及電機(jī)參數(shù)不準(zhǔn)確等因素，使得對(duì)其實(shí)現(xiàn)高精度控制成為了一個(gè)復(fù)雜的問題。近年來，已有學(xué)者將反步控制、精確線性化控制、滑模控制等非線性控制理論應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制中，并取得了良好的效果。模糊滑模控制( fsm)充分結(jié)合了模糊控制對(duì)數(shù)學(xué)模型依賴性不強(qiáng)，可運(yùn)用控制專家信息和魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，以及滑模控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而簡(jiǎn)化控制結(jié)構(gòu)，并減輕傳統(tǒng)滑模控制中的抖振現(xiàn)象。
本文在應(yīng)用反步控制方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)模糊滑模轉(zhuǎn)速控制器。詳盡的分析了所提出的控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了控制方法的有效性。
1永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
文中采用的pmsm數(shù)學(xué)模型基于同步旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)，并劇段設(shè)交、直軸電感相等，即ld=lq=l0
式中，ud，uq為d，q軸定子電壓；id、iq為d，q軸定子電流；r為定子電阻；l為定子電感：tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；j為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；b為粘滯摩擦系數(shù)；p極對(duì)數(shù)；ω為轉(zhuǎn)子角速度；ψf為永磁磁通。
2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
根據(jù)模糊滑模控制原理，控制器由等效控制ue q和切換控制usw兩部分組成即：
其中ρnz為模糊控制器的輸出。當(dāng)?shù)竭_(dá)滑模面時(shí)，ρnz=0；當(dāng)ρnz =1時(shí)，即常規(guī)滑模控制。
2.1等效控制部分設(shè)計(jì)
首先，由于系統(tǒng)采用****轉(zhuǎn)矩／電流控制(id=o控制)，所以定義：
對(duì)式(3)求導(dǎo)，則有：
定義lyapunov函數(shù)h為
對(duì)式(5)求導(dǎo)，則有：
因此定子電壓直軸分量的等效控制部分可以取值為：
則式(6)可以寫作：
其次，定義：
假設(shè)系統(tǒng)給定速度信號(hào)一階、二階可導(dǎo)，對(duì)式(9)求導(dǎo)可得：
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