摘要

    文章提出了一種新的無刷電機轉矩控制方法，在磁路（電流）達到飽和、保持相電流不變的情況下可使轉矩脈動和銅耗達到最小。優化控制一一從期望轉矩扣位置到相電流的非線性映射，實質上是二次規劃問題的閉式求解。試驗結果證明了轉矩無脈動和改良的跟蹤精確度。當磁路或電流達到飽和時，****轉矩也相應增加。

    贏接驅動電機是一個多空間非線性系統，相電壓與連接角作為系統典型的輸入輸出，導致其復雜的非線性輸入輸出動態行為。針對這類系統的控制，反饋線性方法[6]-[13]、單擾動技術[11]以及其他一些相應的方案被提出來。shouse[12][13]提出了一種用于永磁同步電動機的自調整控制器，用以速度或者位置跟蹤。taylo[14]在永磁同步電動機速度控制設計中采用了一種數字降階模型以將銅耗減小到最少。

    若采用相電流代替電樞電壓作為系統輸入，則控制問題便簡化為電機的轉矩控制問題，即從轉矩到相電流的非線性映射。一些學者已經研究過直接驅動電機精確轉矩控制方法的潛在模型[9,16,4,13]。murai等人[10]提出針對非正弦磁通分布的啟發式換向。le-huy等人[8,3]采用獨立的驅動電流波形來減少轉矩脈動諧頻。ha[6]等人詳細描述了一種轉矩無脈動控制器，它可使電動機像線性系統一樣運行。相較于以前的這些方法，這里提出的控制器不依賴系統的動力模型或者相轉矩角波形條件。簡言之，本文設計了一個無脈動轉矩控制器，它在磁路飽和或電流受限的情況f使電機銅耗達到最少，****轉矩達到****，并通過mcgill/mit直接驅動電機實驗驗證了可行性。

    n相電機的轉矩r即各相轉矩的疊加

  

    其中aj（θ）和xj（θ）是第j轉矩電流形狀函數和相電流，θ是電機轉角，td是期望轉矩。若交叉耦合相轉矩和磁阻轉矩可被忽略不計，相電流能實時精確控制，并可作為控制入。

    轉矩控制問題是根據電流對上述方程式進行求解。給出期望轉矩，將xj（θ，td）作為位置函數。式(1)允許無限多個(依位置決定)相電流波形。電動機連續機械功率輸出主要受限于內部銅耗產生的熱量，據此將功率損耗減少到最小

   其中r是電樞阻抗。磁路飽和度是另一個應考慮的關鍵限制條件。如果xmax>0是伺服放大器的電流限制或者磁飽和狀態對應的****相電流，則相電流須滿足

 

    為了在限制條件下得到能產生期望轉矩的****相電流x_j（θ，td），以及最小化功率損耗，需要利用轉矩函數a_j(θ)用有限個位置的值來表達此函數．其他位置的值可通過插值得到。為了簡便下文中將略寫輻角日。將t=td代入(1)中，在限定條件下求解最小化損耗的****相電流問題可用下式來表示：

   

     其中x=[x1，x2，…，xn]∈rⁿ是設計參數向量。這即是二次規劃問題。因為函數是凸函數，所以局部最小值就是該函數的最小值。現在來推求滿足等式和不等式條件的最小點。首先排除平凡解 。如果第j相轉矩形狀函數為0，則該相對轉矩無貢獻，忽略其電流在交叉點可以直接指定****相電流。排除石   就可以得到一組更少的變量祁方程數，所以需要找出非零部分對應的****解。下文中，無損耗時我們將假定所有的轉矩形狀函數都是非零的。

    如果我們定義

    那么****點可以通過下面的kuhn-tucker法則得到。

則 一個