精确线性化电动机转速控制

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1、第2O卷第23期电子设计工程2012年12月Vo1．20No．23ElectronicDesignEngineeringDec．2012精确线性化电动机转速控制史晓阳，鲁芳。，刘艳萍(1．海军航空工程学院山东烟台264001；2．海军实验基地三区河北秦皇岛066000)摘要：基于精确线性化方法．设计了两种他励直流电动机转速非线性控制器，并对其性能进行了比较。从他励直流电动机的数学模型出发．运用微分几何理论．讨论给出了他励直流电动机可进行状态反馈线性化的条件。在此基础上，通过选择不同输出函数．设计了状态反

2、馈控制器和输出反馈控制器。并研究了这两种控制器的动态响应特性、抗干扰能力和稳定运行区域。结果表明，对于他励直流电动机数学模型而言，输出反馈线性化控制器相对于状态反馈线性化控制器．具有控制器结构简单、运行稳定、动态性能好、抗干扰能力强等优点。关键词：状态反馈；输出反馈；李亚普诺夫函数；奇点中图分类号：TM331+．3文献标识码：A文章编号：1674—6236(2012)23—0102—03SpeedcontrolOfDCmotorbasedonexactlinearizationSHIXiao—yang，

3、LUFang，LIUYan-ping~(1．NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China；2．ThethirdareaofNavyExperimentalBase，Qinhuangdao066000，China)Abstract：Basedonthefeedbacklinearizationmethod，twodiferentspeednonlinearcontrollersofaredesignedbychoosingdi

4、ferentoutputfunctions，anditsperformancearestudied．BasedonthemathematicalmodelofseparatelyexcitedDCmotoranddiferentialgeometrytheory，statefeedbacklinearizationconditionsaregiven．Statefeedbackcontrollerandoutputfeedbackcontrolleraredesigned，andthedynamicre

5、sponsecharacteristics，theanti-interferenceabilityandstableoperationareasarediscussedofthetwocontrollers．Theresultsshowthat，forseparatelyexcitedDCmotormathematicalmodel，comparedtothestatefeedbacklinearizationcontroller．theoutputfeedbacklinearizationcontro

6、llerhasamoresimplestructure，betterstableoperationanddynamicperformance，strongeranti-interferencecapability，eta1．Keywords：statefeedback；outputfeedback；Lyapunovfunction；singularity近年来，非线性控制理论的迅速发展使得其在系统建模能优良，且更具有实用价值。和系统控制中的应用成为可能。其中，反馈线性化的方法引1他励直流电动机非线性模型

7、起了学者的广泛关注。它的核心思想是把一个非线性系统代数的转化为一个(全部或者部分)线性系统，以便可以应用线电动机控制的目标是控制电动机转速按照期望的指标性系统的技巧【卅对系统进行设计。这种方法已经广泛的应用运行。对于他励直流电动机非线性系统，选取电机转动角速到了开关变换器控制I引，电动机控制，水利系统[63等领域。目度，电枢电流，励磁电流作为状态变量，即x=(ta屯it)。选励磁前，反馈线性化在控制领域的研究，大多是采用状态反馈线电压为控制量，即U~1．t，，系统状态方程可写为：性化的方法以实现非线性系

8、统的完全线性化。但是状态反馈=，()+g()n(1)线性化需要满足严格的能控性条件和对合条件，而且存在控式中．制器结构复杂，不利于工程实现等缺点。从实用角度来看，实TL-X2X3_一现非线性系统完全精确线性化并不比部分精确线性化更为0理想[61。0，()=鲁，+文中基于他励直流电动机非线性模型．通过选择不同的鲁，，g()=1L，输出函数，设计了输出反馈线性化转速控制器和状态反馈线一性化转速控制器。并通过数学推导和系统仿真，比较两者的设电动机