柔性變結(jié)構(gòu)矢量控制在永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

李軍紅 洪鎮(zhèn)南 陽武嬌

摘 要：為提高永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能，將柔性變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)位置跟蹤系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了基于磁場(chǎng)定向變結(jié)構(gòu)矢量控制器；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用柔性變結(jié)構(gòu)控制的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制精度高，對(duì)負(fù)載變化和自身參數(shù)擾動(dòng)具有較好的魯棒性。

關(guān)鍵詞：柔性變結(jié)構(gòu)控制；矢量控制；永磁同步電機(jī)

1 引言

永磁同步電機(jī)（PMSM）以其優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、泵機(jī)及航空航天等領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性、變參數(shù)的復(fù)雜對(duì)象，采用傳統(tǒng)的 PID控制，難以得到滿意的控制效果[1]。變結(jié)構(gòu)控制誕生于20世紀(jì)50年代，它對(duì)系統(tǒng)模型要求不高， 對(duì)參數(shù)攝動(dòng)和外擾具有完全的自適應(yīng)能力，目前已廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制中，傳統(tǒng)滑?？刂破黜憫?yīng)速度較慢[2]。除滑模變結(jié)構(gòu)控制之外，還有一種柔性變結(jié)構(gòu)控制， 它是以故意排除滑模，通過連續(xù)改變控制器參數(shù)或結(jié)構(gòu)，以達(dá)到縮短調(diào)節(jié)時(shí)間的目標(biāo)。本文將柔性變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)矢量控制中，它不僅克服了滑模變結(jié)構(gòu)控制方法的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和跟蹤精度。

2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

當(dāng)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為圓筒形時(shí)，在磁路不飽和，不計(jì)磁滯和渦流損耗的影響，空間磁場(chǎng)呈正弦分布的條件下，永磁同步電機(jī)d、q坐標(biāo)系上的狀態(tài)方程為[3]：