永磁同步电动机反推控制.pdf

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1、永磁同步电动机反推控制冯晓艳，等永磁同步电动机反推控制BacksteppingControlofPermanentMagneticSynchronousMotor泻晓艳常圊祥(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150027)摘要：永磁同步电动机是一个复杂耦合的非线性系统。针对永磁同步电动机的非线性特性，提出了反推控制的方法，将反推控制应用于永磁同步电动机位置伺服系统中，通过跟踪位置给定信号，实现系统输入输出的线性化和系统的解耦。Madab仿真表明，反推控制相对PID控制而言，其设计参数少，便于工程实现；且反推控制能够保证系统的全局稳定，具有很好的位置跟踪能力，对外界负载的干

2、扰具有一定的鲁棒性。关键词：反推控制伺服系统仿真鲁棒性非线性矢量控制中图分类号：TM301．2文献标志码：AAbstract：Permanentmagneticsynchronousmotor(PMSM)isacomplexcouplingnonlinearsystem．Aimingatitsnonlinearcharacteristic-thebacksteppingcontrolmethodisproposed。i．e．thebacksteppingcontrolisusedinposition眙nrosystemofPMSMfortrackingthe∞tpointofposit

3、iontoimplementthelinearrelationshipbetweeninputandoutput。andtodecouplethesystem．TheMatlabsimulationindicatesthateompa·ringwithPIDcontrol，thebaeksteppingcontrolfeatureslessdesignparameters，easierforengineeringimplementation，ensuringthesystemsta-bleglobally。offeringbettertrackingcapabilityandrobus

4、tnesstoexternalloaddisturbance．Keywords：BacksteppingcontrolScrvosystemSimulationRobustnessNon—linearityVectorcontrol0引言永磁同步电动机控制系统是一个非线性很强的系统⋯。当前解决永磁同步电动机控制问题的非线性控制方法主要有变结构控制、无源控制等¨q1，但这些非线性控制的设计方法比较复杂MJ，而系统的稳定性很大程度上由系统设计的参数来决定，这就限制了它们的应用”o。在实际应用中，系统的稳定性是先决条件旧。-，本文在考虑系统设计稳定性的基础上，结合矢量控制的坐标变换方法¨1，

5、提出了Backstepping控制策略。该方法不但能够实现永磁同步电动机系统的完全解耦一-，而且其设计比较简单，能够很好地实现位置跟踪。1Backstepping控制模型。采用表面式的永磁同步电动机，其基于同步旋转转子坐标的d一9模型如下n01：警一各+她+亡Ⅱ。百2一i。d+砌。口+iⅡd韭dt=一六一砌id-e盟Lo)+T1‰修改稿收到日期：2009—10—30。第一作者冯晓艳．女。1975年生，2005年毕业于黑龙江科技学院电力电子专业，获硕士学位，讲师；主要从事电力电子与电力传动方面的研究。《自动化仪表》第31卷第6期2010年6月doJ3琊，．B咒百。百。-一了∞一了掌：∞(

6、1)山⋯”7式中"-It”‰为轴定子电压；f扑i。为轴定子电流；尺为定子电阻；L为定子电感；瓦为负载转矩；．，为转动惯量；B为粘滞磨擦系统；P为极对数；∞为转子机械角速度；咖，为永磁磁通；0为转子测量转角。对于永磁同步电动机位置伺服系统，其控制目标主要是进行位置跟踪，定义其跟踪误差为：e=pj一0(2)式中：pj为转子真实转角选择；e为新的状态变量，用于构成子系统。系统方程为(假定0是三阶可微函数)：亡=旁r．一扫=扫?一∞(3)为了使得位置跟踪误差趋于零，对于子系统(3)构造如下Lyapunov函数：K=知2(4)对式(4)求导数，可得：n=e面de=e(台?一∞)(5)为了使得式(

7、5)恒满足E<0，选择：e=扫r．一∞=一ke(6)式中：k>0。从式(6)可以得到假定控制函数为：27永磁同步电动机反推控制冯晓艳，等tO=口j+ke(7)从而使E=一ke2