永磁同步电机调速系统的伪微分反馈控制

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1、2010年8月电工技术学报Vol.25No.8第25卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYAug.2010永磁同步电机调速系统的伪微分反馈控制李光泉葛红娟刘天翔马春江（南京航空航天大学自动化学院南京210016）摘要永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统，对外界扰动及内部参数变化敏感，为改善系统动静态性能，提高系统鲁棒性，本文引入了一种新的速度调节方法—伪微分反馈（PseudoDerivativeFeedback，PDF）控制策略。文章首先介绍了基于PDF调节器

2、的矩阵变换器−永磁同步电机调速系统，推导出了系统的传递函数和微分方程，根据推导结果绘制了系统的博德图，并对系统的动静态性能和抗干扰能力进行了理论分析。在同等条件下对两种调节器（PDF与PI）下的调速系统分别进行了仿真和实验研究，结果表明：采用PDF调节器时，系统的输出响应速度更快、无超调和振荡，有效地提高了系统的动静态性能和鲁棒性。关键词：伪微分反馈控制速度调节PI控制鲁棒性永磁同步电机中图分类号：TM301.2;TM352PseudoDerivativeFeedbackControlforPMSMDriveSystemLiG

3、uangquanGeHongjuanLiuTianxiangMaChunjiang（NanjingUniversityofAeronuaticsandAstronauticsNanjing210016China）AbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isamultivariablenonlinearsystemwithstrongcoupling.Itissensitivetotheloadandparameterdisturbances.Inordertoimproveth

4、erobustnessofthissystem,thepseudo-derivativefeedback(PDF)controlstrategyisappliedtothePMSMdrivesystem.ThepaperdescribesthePMSMspeeddrivesystembasedonthePDFcontroller,deducesthetransferfunctionsandthedifferentialequations,andanalysesthestaticanddynamicperformanceofPD

5、Fregulator.Onthesamecondition,thetworegulatorsarecomparedthroughsimulationandexperimentresearch.TheresultsshowthattheoutputresponseofPDFregulatorisfasterwithoutovershootandoscillations.Thesystemisnotsensitivetothechangeofmotor’sloadandparameter.Keywords：Pseudoderiva

6、tivefeedbackcontrol,speedcontrol,PIcontrol,robustness,permanentmagnetsynchronousmotor性、变参数的复杂对象，在实际应用中，由于外界1引言干扰及内部摄动等不确定因素的影响，传统PI调节永磁同步电机（PMSM）具有结构简单、功率器难以满足高性能控制的要求。密度高、效率高等优点，在高精度数控机床、机器针对PI调节器存在的问题，相关文献提出了一人、特种加工等场所得到了广泛的应用。传统PMSM些解决方法，如滑模变结构PI控制法、模糊自整定[1-3]控制器

7、大多采用PI调节器，PI控制算法简单，能PI控制法、参数自寻优控制法等，但这些控制理满足一定范围内的控制要求，但其设计依赖于精确论相对比较复杂。本文介绍了伪微分反馈（Pseudo数学模型。而PMSM是一个多变量、强耦合、非线DerivativeFeedback，PDF）控制法。该方法首先由美国的R.M.Phelan教授于1971年提出，故又称其为费伦控制器，是一种简单的实用性很强的控制理国家自然科学基金资助项目（50777029）和江苏省创新学者攀登项论。目前PDF控制已在温度控制、工业机器人和电目（BK2009019）。[4

8、-6]收稿日期2009-08-13改稿日期2009-11-09液伺服等领域得到了很好的应用。与传统的PI第25卷第8期李光泉等永磁同步电机调速系统的伪微分反馈控制19调节器相比，PDF调节器在数学表达式和控制功能加一种运算就相当于在系统微分方程右边增加一项上实现了对电机转速的