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电动机是电能和机械能的转换设备,它在工农业、民用、国防、航天等领域有着广泛的应用。然而电动机驱动系统是一个典型的非线性系统,也是一个多学科交叉的研究领域,一直是控制界和工程界的研究热点和难点。在科学和工程领域,信号和能量不但是基本的概念和物理量,同时也是思考和研究问题的出发点。一个动态系统是信号变换与能量变换统一体,不仅需要信号控制,而且还需要能量控制。近十几年来,基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)的能量控制方法引起了广泛关注,该方法的优点是具有明确的物理意义,其哈密顿函数可作为Lyapunov函数,可以用来研究系统的不同特性,如稳定性、无源性和有限2L增益等。本论文主要做了如下工作:(1)首先综述了电动机驱动系统的发展现状,包括功率半导体器件和各种控制技术的进展,其中重点是非线性控制。介绍了基于PCHD系统能量控制法的一些基础知识,重点包括稳定性、无源性、耗散性以及能量成形控制的含义,阐述了它们内在的联系。(2)针对异步电动机的速度控制,探讨了当负载扰动和转子电阻因温升而变大的情况下的速度控制。建立了异步电动机的模型,包括三相、两相静止、两相旋转坐标系下的模型,以及PCHD系统模型。然后根据控制目标求取PCHD系统的期望平衡点,最后利用了自适应技术来消除参数变化和2L增益原理来抑制外部扰动,增强了系统的鲁棒性,控制效果良好。(3)针对永磁同步电动机(PMSM)的速度控制,首先建立了PMSM的PCHD系统模型;然后利用了标准变换方法,进行哈密顿系统之间的转换,使得能量成形控制更简洁。最后对于PMSM在运行时受到电机参数不确定性的影响,结合了自适应技术来设计控制器。(4)针对他励直流电动机驱动系统,建立了其PCHD系统模型,为了便于分析将其变换到了状态误差PCHD系统,并且设计了负载观测器来对负载实时估计。控制器不但能实现精确的速度控制,而且也能实现功率因数校正,提高了功率因数,抑制了谐波污染。(5)针对异步电动机参数不确定和负载扰动的情况,采用了滑模2L鲁棒控制方法,利用欧拉-拉格朗日(EL)系统形式的异步电动机模型,分析设计了2L增益扰动抑制控制器。针对PMSM驱动系统,采用了反步法思想,结合了无源控制原理来设计控制器,保证了系统的鲁棒性。经过理论分析和数字仿真,可以看出基于能量观点的电动机驱动控制方法具有直观、合理、有效等性能;再结合2L增益控制、自适应技术和滑模变结构方法,实现能量和信号的统一、协调控制,使系统的鲁棒性得到明显提高。