永磁同步电机混沌模型与其控制器设计

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1、电网DOI：10．3969／J．issn．1009-9492．2013．12．010永磁同步电机的混沌模型及其控制器设计吴凤娇，王卫玉，商玉娟，刘晨晨，门成尧(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：永磁同步电机在一定条件下会表现出有害的混沌运动，因此研究永磁同步电机的控制技术具有重要意义。首先，基于前人的研究，给出了永磁同步电机的数学模型；其次，为消除混沌对同步电机的有害影响，基于线性反馈控制理论，为永磁同步电机设计了相应的控制器；最后，采用Matlab数值仿真验证了所设计控制器的有效性。关键词：永磁同步电机；混沌；线性反馈控制；数值仿真中图

2、分类号：TM32文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)12—0034—03ChaosModelandControllerDesignofPermanentMagnetSynchronousMotorwuFeng-jiao，WANGWei—yu，SHANGYu-jHall，LIUChen-chen，MENCheng—yao(DepartmentofElectricalEngineering，NorthwestA&FUniversity，Yang!ing712100，China)Abstract：Permanentmagnetsynchronousmoto

3、rwillexhibitchaoticbehaviorundercertainconditions，SOit’smeaningfultostudythechaoscontrolofpermanentmagnetsynchronousmotor．Firstly，basedonpreviousresearch，themathematicalmodelofpermanentmagnetsynchronousmotorisproposed．Secondly，toeliminatethechaosbehavior，thecontrollerisdesignedforperman

4、entmagnetsynchronousmotorcontrolbasedonlinearfeedbackcontroltheory．Lastly，Matlabnumericalsimulationsareshowntoverifytheeffectivenessofthedesignedcontroller．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；chaos；linearfeedbackcontrol；numericalsimulation0引言件下会呈现出极限环和混沌吸引子等非常丰富的永磁同步电机(PermanentMag

5、netSynchro．动态行为。JingI4等对气隙非均匀的PMSM系统进nOUSMotor，PMsM)作为一种发展非常迅速的行了Hopf分岔动态行为研究。Li等研究了永磁电机，越来越引起人们的广泛关注。这与其小同步电机的复杂动力学行为，如Poincare映射、体积、轻便、高效率的优点是分不开的，永磁Lyapunov指数及容量维等。材料和控制技术的迅速发展也促进了PMSM的永磁同步电机的混沌运动是有害的，应该设应用，因而研究PMSM的特性具有很重要的意计相应的控制器予以消除。人们对于如何控制混义。沌开展了大量的研究，并已经设计出许多控制方非线性是产生混沌的必要条件，P

6、MSM的数法，包括线性反馈控制方法、模糊控制方法、滑学模型是一种典型的非线性系统，因此可以推测模控制方法以及主动控制方法等I。当然对于不PMSM中可能会产生混沌运动t，相关研究学者同的混沌系统，可以采用不同的方法进行控制，已经对PMSM的特性进行了诸多研究，并取得了每种方法也有其优缺点，应该在实际应用中进行很多成果。例如，采用混沌分析的经典分岔理检验。论，张波等[31对PMSM系统进行了复杂的动力学分笔者通过数学分析推导，设计方便且容易实析，从理论上证明PMSM强非线性系统在一定条现的线性反馈控制器，将永磁同步电机控制到期收稿日期：2013—06—28吴凤娇等：永磁同

7、步电机的混沌模型及其控制器设计电力望的运行点，从而消除系统的混沌现象，使系统达到一稳定状态。151永磁同步电机的混沌数学模型l0永磁同步电机的无量纲数学模型如下：5f1d，．．。-g。一d+Wtq"4-Ud一5—10{一(1)一l5Idw=or(iq-W)一20其中i和i是定子电流，W是转子角频率，=KrLUd／6R+Iq／bR+1，和=KTLU~／bR。是定子电压，是外部的负荷扭矩，=bL／JR和(a)系统。一一铂三维相图是运行参数，在这里取==TL=0进行研究。为方便研究，取1=，：=，-W，a=和b=将永磁同步电机的数学模型(1)改写为下式：=