永磁同步電機模糊滑模控制系統的研究
李淵2，何鳳有1，余躍1，楊一2
（1中國礦業大學信電學院，徐州2210082．江蘇大學電氣信息工程學院，鎮江212013）
摘要：針對永磁同步電機電流和轉速強耦合的特點，設計了一種基于模糊滑模控制的非線性電機轉速控制器。應用模糊控制實現滑模切換部分的控制，減輕了傳統滑模控制的抖振現象。建立了采用該控制器的永磁同步電機轉速控制系統的仿真模型。仿真結果表明，控制方法有效地實現了電機的轉速跟蹤，具有良好的動、靜態特性和魯棒性。
關鍵詞：永磁同步電機；模糊控制；滑模控制；非線性
中圖分類號：tm341, tm351 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848{2010)04-0058-03
0引 言
由于永磁同步電機調速系統本身的非線性以及電機參數不準確等因素，使得對其實現高精度控制成為了一個復雜的問題。近年來，已有學者將反步控制、精確線性化控制、滑模控制等非線性控制理論應用于永磁同步電機的轉速控制中，并取得了良好的效果。模糊滑模控制( fsm)充分結合了模糊控制對數學模型依賴性不強，可運用控制專家信息和魯棒性好的優點，以及滑模控制結構簡單，魯棒性強的特點，從而簡化控制結構，并減輕傳統滑模控制中的抖振現象。
本文在應用反步控制方法的基礎上設計和實現了永磁同步電機模糊滑模轉速控制器。詳盡的分析了所提出的控制策略，并通過仿真驗證了控制方法的有效性。
1永磁同步電機的數學模型
文中采用的pmsm數學模型基于同步旋轉轉子坐標，并劇段設交、直軸電感相等，即ld=lq=l0
式中，ud，uq為d，q軸定子電壓；id、iq為d，q軸定子電流；r為定子電阻；l為定子電感：tl為負載轉矩；j為轉動慣量；b為粘滯摩擦系數；p極對數；ω為轉子角速度；ψf為永磁磁通。
2控制系統的設計
根據模糊滑模控制原理，控制器由等效控制ue q和切換控制usw兩部分組成即：
其中ρnz為模糊控制器的輸出。當到達滑模面時，ρnz=0；當ρnz =1時，即常規滑模控制。
2.1等效控制部分設計
首先，由于系統采用****轉矩／電流控制(id=o控制)，所以定義：
對式(3)求導，則有：
定義lyapunov函數h為
對式(5)求導，則有：
因此定子電壓直軸分量的等效控制部分可以取值為：
則式(6)可以寫作：
其次，定義：
假設系統給定速度信號一階、二階可導，對式(9)求導可得：
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