柔性變結構矢量控制在永磁同步電機伺服系統中的應用

李軍紅 洪鎮南 陽武嬌

摘 要：為提高永磁同步電機伺服系統的動靜態性能，將柔性變結構控制應用于永磁同步電機位置跟蹤系統中，設計了基于磁場定向變結構矢量控制器；仿真實驗結果表明，采用柔性變結構控制的永磁同步電機伺服系統響應速度快，控制精度高，對負載變化和自身參數擾動具有較好的魯棒性。

關鍵詞：柔性變結構控制；矢量控制；永磁同步電機

1 引言

永磁同步電機（PMSM）以其優異的性能而廣泛應用于工業自動化、數控機床、機器人、泵機及航空航天等領域。永磁同步電機是一個多變量、強耦合、非線性、變參數的復雜對象，采用傳統的 PID控制，難以得到滿意的控制效果[1]。變結構控制誕生于20世紀50年代，它對系統模型要求不高， 對參數攝動和外擾具有完全的自適應能力，目前已廣泛應用于電機控制中，傳統滑模控制器響應速度較慢[2]。除滑模變結構控制之外，還有一種柔性變結構控制， 它是以故意排除滑模，通過連續改變控制器參數或結構，以達到縮短調節時間的目標。本文將柔性變結構控制應用于永磁同步電機矢量控制中，它不僅克服了滑模變結構控制方法的缺點，而且提高了系統的響應速度和跟蹤精度。

2 永磁同步電機的數學模型

當永磁同步電機轉子為圓筒形時，在磁路不飽和，不計磁滯和渦流損耗的影響，空間磁場呈正弦分布的條件下，永磁同步電機d、q坐標系上的狀態方程為[3]：