摘要：針對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行具有強(qiáng)非線性的特點(diǎn)，將模糊自適應(yīng)控制和h∞魯棒控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)模糊自適應(yīng)h∞控制器。建立了電機(jī)的分段線性化模糊模型，并分析了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用dsp解決了自適應(yīng)魯棒控制的硬件連續(xù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，模糊自適應(yīng)h∞控制相比于傳統(tǒng)的pi控制方法在過(guò)渡時(shí)間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差等方面均有優(yōu)越性，還可保證系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；模糊控制；自適應(yīng)控制；魯棒控制

中圖分類號(hào)：tm352    文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a    文章編號(hào)：l001-6848(2010)06-0048-06

    開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（簡(jiǎn)稱srm）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)世于20世紀(jì)80年代，其主要特點(diǎn)是電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使srm很適合電動(dòng)車輛的各種工況運(yùn)行，它的****效率已達(dá)百分之90。被認(rèn)為是用于電動(dòng)車輛的最有發(fā)展前景的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。srm的工作原理和結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，但其自身雙凸極的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，磁路和電路的非線性、開(kāi)關(guān)性，使得電機(jī)的各個(gè)物理量隨轉(zhuǎn)子位置作周期性不均勻變化，定子繞組電流和磁通波形不規(guī)則，在srm運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出強(qiáng)非線性的特點(diǎn)。目前各種非線性方法已被應(yīng)用到srm中，但效果并不是十分理想。自適應(yīng)魯棒控制作為解決系統(tǒng)強(qiáng)非線性的一種手段已有廣大學(xué)者進(jìn)行了初步研究，其有效性也得到了初步驗(yàn)證。本文將模糊自適應(yīng)控制與魯棒控制相結(jié)合，提出了一種具有連續(xù)監(jiān)督控制功能的自適應(yīng)魯棒控制器，克服了兩種方法各自的局限性，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)srm磁鏈非線性的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，又可以削弱外部擾動(dòng)以及未建模動(dòng)態(tài)的影響，從而可保證系統(tǒng)的暫態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能及魯棒性能。

    (1) srm控制模式

    srm驅(qū)動(dòng)及再生制動(dòng)采用固定角度電壓pwm控制模式，控制原理如圖1所示。給定速度與反饋速度的偏差經(jīng)速度控制器和電流控制器輸出，即由速度和電流控制子程序計(jì)算出電壓的控制量作為pwm電路的占空比給定值，控制一定頻率的輸出方波脈沖寬度，被調(diào)制的方波脈沖信號(hào)加到功率器件基極驅(qū)動(dòng)電路，控制主開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，便將施加到srm電機(jī)繞組上的直流電壓斬波成對(duì)應(yīng)頻率和占空比的方波電壓，從而改變繞組兩端電壓的有效值，實(shí)現(xiàn)srm的驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)。srm運(yùn)行單個(gè)周期的電感及電流曲線如圖2所示。階段主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電機(jī)吸收電能，屬勵(lì)磁建流階段。to ≠0階段產(chǎn)生電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由于電流較小，電動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，而這一階段可以提高對(duì)應(yīng)t3時(shí)刻的電流，對(duì)于建立勵(lì)磁電流卻是相當(dāng)

有益的。階段主開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，回饋電能，屬發(fā)電階段。通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁階段與發(fā)電階段所占整個(gè)周期的比值可實(shí)現(xiàn)srm的驅(qū)動(dòng)或再生制動(dòng)，當(dāng)勵(lì)磁階段所占比值較大時(shí)，srm處于驅(qū)動(dòng)。反之發(fā)電階段所占比值較大時(shí)，srm處于再生制動(dòng)階段。但由電流不規(guī)則變化曲線可見(jiàn)其整個(gè)運(yùn)行過(guò)程具有強(qiáng)烈的非線性特性。

    (2) srm非線性特性

    本文研究的srm電機(jī)參數(shù)如表1所示，其備相繞組的磁鏈隨轉(zhuǎn)子角位移和相繞組電流變化曲線見(jiàn)圖3，由于磁飽和特性及其自身的雙凸極結(jié)構(gòu)，使其具有強(qiáng)列的非線性特點(diǎn)。

 

    由圖3進(jìn)行參數(shù)擬合，可得srm磁鏈與電流及轉(zhuǎn)子位置角度的關(guān)系為：

忽略式（2)中高階函數(shù)項(xiàng)，則srm繞組電感可表示為