摘要：非線性魯棒控制技術適用于像無刷直流電動機這樣的快速運動對象的控制，在提高控制精度的同時，會引發系統顫振。設計了一種具有動態邊界層的非線性魯棒控制器，分析了閉環系統的控制性能，在控制器作用下，被控系統可以較好地跟蹤速度參考輸入信號不僅速度跟蹤誤差最終能夠收斂到邊界層肉，而目在消除顫振現象的同時，通過減小邊界層寬度提高控制精度。仿真結果驗證了所提出的控制方法的有效性。
關鍵詞：動態邊界層：非線性魯棒控制：無刷直流電動機
O引 言
無刷直流電動機不像傳統直流電動機那樣采用機械接觸式換流機構，而是采用電了換相，克服了傳統電機存在的機械摩擦帶來的噪聲、火花及壽命短等弱點，在軍工產品、工業生產過程、航空航天等領域的應用日趨廣泛[1-2]。因此，其高性能控制技術是值得深入研究的課題。
傳統的****最小魯棒控制，雖然可以使得系統誤差收斂到原點，但控制律當中引入的斷續函數，會導致系統發牛顫振[3]。后來提出的連續化控制技術，最終可使系統的狀態收斂劍原點附近的固定邊界層之內[4-5]，但在該類控制器設計時仍需兼顧提高控制精度與消除顫振之間的矛盾。顫振往往導致系統出現穩態誤差，增加系統能耗，激發高頻未建模特性，因而在實際控制器設計當中，應該盡量避免顫振發生。近來，文獻[6]提出的變結構控制方法中，其邊界層與系統的狀態有關。當系統狀態遠離原點時，動態邊界層較寬，可消除顫振，當系統狀態靠近原點時，邊界層寬度減小，以獲得高控制精度。這種變結構控制器在消除系統顫振的同時，通過減少邊界層寬度，可提高控制精度。本文稱其為動態邊界層方法．在現有的無刷直流電動機控制系統義獻中，關于變結構控制技術的研究已經較為深入，文獻[6]提出的動態邊界層變結構控制策略可有效減弱變結構控制系統中的顫振現象。非線性魯棒控制技術巾也存在同樣值得進一步改進之處。
由于非線性魯棒控制技術是一類適用于快速運動對象的有效控制技術，本文以無刷直流電動機控制系統作為研究對象，提出非線性魯棒控制的動態邊界層技術。據作者所知，具有動態邊界層的非線性魯棒控制技術嘗未見文獻報道。本文采用動態邊界層方法，針對無刷直流控制系統設計魯棒控制器，并討論其控制性能。所提出的控制方法使得電機系統在有效消除系統顫振的同時，能進一步提高跟蹤精度，達到更好的控制效果。
1無刷直流電動機數學模型
被控對象是由永磁電機本體、轉子位置檢測及由半導體功率器件實現的驅動電路構成的電機系統，文中給出的魯棒控制方法需系統動態特性的標稱模型。本文考慮方波電流驅動。為了簡化電機數學模型，考慮理想條件：三相定子繞組完全對稱；磁路不飽合，不計渦流和磁滯損耗等。
本文控制目的是，給定電機機械角速度的設定值，設計非線性魯棒控制器，使得電機機械角速度跟蹤上其設定值。這里，電機的負載轉矩作為外部擾動處理。控制算法在電機正確換栩同時，通過改變輸出PwM波形的占空比來改變電機端電壓值，從而實現轉速控制。
2魯棒控制器設計
為實現無刷直流電動機系統的轉速控制，與傳統的非線性魯棒控制器設計相比較，給出改進的帶動態邊界層的非線性魯棒控制器設計，并分析動態邊界層非線性魯棒控制下系統的跟蹤性能。
3 仿真
結果表明，與帶固定邊界層非線性魯棒控制相比，帶動態邊界層非線性魯棒控制方法，在減少。取值、提高跟蹤精度的同時，仍能避免系統顫振，從而達到更好的控制效果。
4結語
針對無刷直流電動機這類快速運動系統，本文討論了帶動態邊界層的非線性魯棒控制方法。動態邊界層寬度可隨系統跟蹤誤差自動調整，在消除系統顫振的同時，達到較高的控制精度，進一步改善了系統控制性能。控制器參數調整方向明確，便于實現，滿足快速運動對象的控制要求。數值結果表明了所提出的控制方法的有效性。
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