基于端口受控哈密顿方法的永磁同步电机伺服控制

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随着科学技术的快速发展,交流电机的控制性能越来越接近直流电机,交流电机以其维护成本低廉、效率高效而受到广大使用者的青睐。永磁同步电机(PMSM)以其体积小、功率密度大、效率高等的优点在要求精度较高的场合得到了广泛的应用,尤其在航空航天、高精度的数控机床等,因此PMSM伺服系统得到了国内外学者的极大关注。针对PMSM具有非线性的特点,众多学者提出了一系列非线性的控制方法,而且许多方法得到了实际的应用。近几年,基于能量成形的端口受控耗散哈密顿(PCHD)系统控制引起了国内外学者的关注。本文给出了PMSM的PCHD控制方法和L2扰动抑制方法。针对PMSM位置伺服系统的控制,当只采用状态误差PCH的方法时,转矩的扰动加大了系统稳态误差的问题,提出了一种在此基础上加入L2增益来削弱扰动的策略。首先,采用状态误差PCH方法求取控制器,并给出了稳定性分析,存在扰动时加入L2增益的方法。最后对求取的控制器在Matlab/Simulink仿真平台上仿真,可以看出系统具有良好的抑制扰动的能力。针对PMSM的弱磁扩速问题,首先介绍了弱磁扩速原理。平衡点的求取采用了分段式,即基速以下采用了MTPA原理,在基速以上采用弱磁方法。首先,在转矩恒定已知并且没有转矩扰动时求取了系统的PCH控制器,并且给出了稳定性分析;其次,当存在转矩扰动时,控制器的求取利用了状态PCH和L2增益的方法;在系统转矩未知时,采用了转矩观测器和状态PCH相结合的方法求取了系统的控制器,并且分析了系统的稳定性。并将系统控制器在Matlab/Simulink仿真平台上进行仿真,可以看出系统具有良好的扩速效果,并且具有一定的抑制扰动的能力。
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