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1、第34卷增刊东南大学学报(自然科学版)Vol134Sup.2004年11月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Nov.2004基于反步法的永磁同步电机输出反馈控制系统研究沈艳霞 李三东 纪志成(江南大学控制科学与工程研究中心,无锡214036)摘要:针对永磁同步电机(PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性,采用积分反步法讨论了精确的位置跟踪控制问题.在已知电机模型的精确参数情况下,假定只有转子位置可测.设计了速度和定子电流的非线性观测器,提出了输出反馈控制器的设计方法,在保证定子电流跟踪参考电流的前提下,实现了位置的精
2、确跟踪控制.通过构造适当的Lyapunov函数,证明了所设计的控制系统的全局稳定性.仿真结果表明,用该方法设计的PMSM控制系统滤波跟踪误差迅速以指数规律收敛到零.关键词:永磁同步电机;反步法;输出反馈;伺服控制中图分类号:TM13文献标识码:A文章编号:1001-0505(2004)增刊20071205OutputfeedbackcontrolsystembasedonbacksteppingofpermanentmagnetsynchronousmotorShenYanxiaLiSandongJiZhicheng(ControlScienceandEngineeringRese
3、archCenter,SouthernYangtzeUniversity,Wuxi214036,China)Abstract:Permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)iscomplicatedduetoitssignificantnonlinearcouplingbetweenitsphasewindingcurrentsandtherotorvelocity.Theprecisepositioncontrolproblemisanalyzedbasedontheintegralbacksteppingmethods.Undertheassumpt
4、ionthatonlytherotorpositioncanbemeasuredandtheexactmodelknowledgeareknown,thevelocityandstatorcurrentobserveraredesignedrespectively.Anoutputfeedbackcontrollerisproposedtoensurethestatorcurrentstrackingtheirdesiredvalues.TheglobalstabilityofthecontrolsystemisprovedbyconstructinganappropriateLy
5、apunovfunction.Thesimulationresultsshowthatthefilteredtrackingerrorofthesystemgoestozeroexponentially.Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor;backsteppingmethod;outputfeedback;servocontrol永磁同步电机(PMSM)具有高功率密度和转矩惯量比,从而在工业、国防和航空方面得到了广泛应用.然而PMSM的精确伺服控制却由于其速度和电流的非线性耦合以及转矩方程中的非线性而变成一个复杂[1]的问题.传统的控制
6、器大多都是基于线性控制技术,无法克服非线性的影响,在很多条件下很难满足高[2][3]性能的要求.非线性控制技术在PMSM控制系统中的应用,如滑模变结构控制和反馈线性化等技术,[4]已取得了一些成果.本文利用反步方法,在转子位置可测,转子速度和定子电流不可测的情况下,设计了非线性速度和定子电流状态观测器,给出了PMSM输出反馈控制器的设计方案,实现了PMSM的线性动[5]态解耦控制.并且通过构造适当的Lyapunov函数,可证明系统的位置跟踪误差迅速以指数规律收敛.1 电机模型假定电机三相定子绕组对称,磁路线性,反电动势和电感变化为正弦函数,在d2q坐标系下,PMSM的[6]数学模型
7、可以描述为Mθ¨+BθÛ+Nsinθ=(Kτ1Id+Kτ2)Iq(1)LqLqsÛIq+RqIq+Kτ1IθdÛ+Kτ2LqsθÛ=LqsVq(2)LdLdsÛId+RdId-Kτ1IθqÛ=LdsVd(3)收稿日期:2004206211.基金项目:教育部重点科学技术研究资助项目(03085).作者简介:沈艳霞(1973—),女,博士生,讲师;纪志成(联系人),男,教授,博士生导师,zcji@sytu.edu.cn.72东南大学学报(自然科学版)第34卷其中Lqs=(
