电机的反馈线性化控制

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1、电机的反馈线性化控制摘要：在深入研究反馈线性化技术的基础上，通过选取适当的状态变换和控制变换，将永磁同步电动机的模型输入输出线性化，并设计了反馈线性化控制器，实现了PMSM的解耦控制，并基于Matlab/simulink对永磁同步电动机反馈线性化控制系统进行了仿真。仿真结果表明，系统在一定的调速范围内较传统PI控制器有较好的控制性能，但同时对参数的变化具有很强的敏感性。关键词：永磁同步电动机，双闭环控制，反馈线性化控制Abstract：Onthebasisoffurtherresearchofthefeedbacklineariza

2、tiontechnology,bychoosingproperstatetransformationandcontroltransformation，themodelofPMSMisinput-outputlinearized，andthenafeedbacklinearizationcontrollerisdesignedfordecouplingcontrol,proposedfeedbacklinearizationcontrolsystemofPMSMissimulatedbasedonMatlab/Simulinkplat

3、form．Itisshownbytheresultsthatduringacertainrangeofspeed，thisstrategycangivegoodcontrolperformancethanthetraditionalPIcontroller，butsimultaneouslythissystemisverysensitivetothevarianceofparametersofthemotor.KEYWORDS：PMSM，doubleclosedloopPIcontrol，feedbacklinearizationc

4、ontrol1、绪论1-1永磁同步电动机发展概述【1】1983年铷铁硼永磁材料问世，其磁特性和物理特性优异，成本低廉且材料来源有保证，由于我国拥有占有世界蕴藏量80％以上的铷资源，所以在开发高磁场永磁材料(特别是铷铁硼永磁材料)方面具有得天独厚的有利条件，我国的铷铁硼永磁材料特性水平已经达到世界的先进水平，为永磁同步电动机的发展提供了基础。上个世纪20年代，美国GE公司利用铁氧体磁钢研制出第一批微型永磁同步电动机(PMSM)，但功率很小。自1984年起，各工业发达国家竟相研制高性能永磁同步电动机。其自身特点如下：(1)电动机的转速与

5、电源频率间始终保持准确的同步关系，控制电源频率就能控制电机的转速。(2)永磁同步电动机具有较硬的机械特性，对于因负载的变化而引起的电机转矩的扰动具有较强的承受能力。(3)永磁电机转子上有永久磁铁，无需励磁，因此电机可以在很低的转速下保持同步运行，调速范围宽。与传统的异步电机相比，永磁同步电动机的优点在于：(1)明显的节能效果。永磁同步电动机用永磁体代替电励磁，且无励磁损耗，由于定、转子同步，转子铁心没有铁耗，因此永磁同步电动机的效率比电励磁同步电动机和异步电动机高，而且不需要从电网吸取滞后的励磁电流，从而大大地节约了无功功率，极大地

6、提高了电机的功率因数。因此，永磁同步电动机比异步电动机节电，效率高。(1)稀土永磁同步电动机较异步电机尺寸大大减少，成为高密度，高效率的电机。(2)转子结构大大简化，提高了电机运行的稳定性。永磁同步电动机，按照定子绕组感应电动势波形的不同，可分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机，正弦波永磁同步电动机即通常所说的永磁同步电动机(PMSM)；梯形波永磁同步电动机又称为无刷永磁直流电动机(BLDC)。无刷永磁直流电机具有功率密度高，控制简单，反馈装置简单等优点，但由电流换向引起的转矩纹波是无法消除的，特别，在低速区无刷直流永磁电

7、机的脉动转矩会引起转速波动，将严重影响驱动的性能，而正弦永磁电动机产生的转矩脉动通常低于方波电流永磁电动机。这是由于正弦永磁同步电动机是由正弦交流供电，不存在换向时的冲击电流，通过转子位置检测控制电流相位，可以获得平稳的转矩特性。所以，对高性能调速系统，最好采用永磁同步电动机调速系统，而不采用无刷直流电机调速系统。1-2永磁同步电动机控制策略介绍永磁同步电动机调速的主要方法是改变供电电源频率，即变频调速。从控制方式上可以分为他控式变频调速和自控式变频调速n1。他控式变频调速系统所用变频装置是独立的，变频装置的输出频率由速度给定信号决

8、定，这种系统一般为开环控制系统。自控式变频调速系统所用变频装置是非独立的，变频装置的输出频率是由电动机轴上的转子位置检测器控制，组成电源频率自动跟踪转子位置的闭环系统。他控式变频调速多用于小容量多电机拖动系统中，这种场合要求多台电动机