基于受控哈密頓系統(tǒng)的永磁同步電機無源控制.pdf

1、當(dāng)前，交流傳動已成為傳動領(lǐng)域的主要方式。永磁同步電機具有電磁轉(zhuǎn)矩紋波系數(shù)小、動態(tài)響應(yīng)快、運行平穩(wěn)、過載能力強等優(yōu)點，逐漸成為交流伺服領(lǐng)域的研究熱點。由于永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的非線性混沌特征以及學(xué)科交叉研究的深入，各種非線性控制方法均已應(yīng)用于永磁同步電機的控制。端口受控哈密頓系統(tǒng)方法是非線性控制中的一種，它基于系統(tǒng)的能量函數(shù)來設(shè)計控制器，具有物理意義明確、算法簡單、參數(shù)調(diào)節(jié)容易、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點，便于工業(yè)應(yīng)用。
　　本文選擇以端口

2、受控哈密頓系統(tǒng)方法為工具，對永磁同步電機控制系統(tǒng)進行了研究，主要內(nèi)容包括：
　　首先，研究了永磁同步電機在靜止三相坐標(biāo)下的動態(tài)方程，推導(dǎo)了滿足功率不變的條件下永磁同步電機在靜止兩相坐標(biāo)、旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型。
　　接著，介紹了端口受控哈密頓系統(tǒng)(PCH)的標(biāo)準(zhǔn)形式以及任意非線性系統(tǒng)實現(xiàn)為PCH系統(tǒng)的方法，推導(dǎo)了PCH系統(tǒng)的靜態(tài)反饋無源鎮(zhèn)定律和系統(tǒng)吸引域。該方法利用了哈密頓系統(tǒng)的端口結(jié)構(gòu)和內(nèi)部無源性，直接采用系統(tǒng)能量函數(shù)來

3、分析系統(tǒng)吸引域和設(shè)計控制律，避開了直接構(gòu)造Lyapunov函數(shù)的困難，且從理論上保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
　　然后，建立了永磁同步電機在PCH標(biāo)準(zhǔn)形式下的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了PCH控制器和力矩估算器，并進行了仿真試驗。仿真結(jié)果表明PCH控制器算法簡單，控制輸出平滑；PCH控制器性能達到甚至某些方面超過PI控制，具有快速、穩(wěn)定、無靜差的優(yōu)點，且無積分飽和的問題；PCH控制器需要調(diào)節(jié)的參數(shù)少，參數(shù)之間沒有耦合，調(diào)節(jié)范圍明確已知，參數(shù)調(diào)節(jié)工作

4、量比PI少；采用力矩實時估算后，控制系統(tǒng)對負載擾動有很好的適應(yīng)性。
　　再接著，設(shè)計了控制系統(tǒng)軟硬件，搭建了控制系統(tǒng)平臺。根據(jù)控制的需要，設(shè)計了主控芯片2812外圍電路，電流采樣與濾波電路，IGBT驅(qū)動橋隔離與保護電路以及IGBT驅(qū)動橋供電電源。然后，以仿真為基礎(chǔ)完成了系統(tǒng)軟件編寫，設(shè)計了ADC定標(biāo)，QEP轉(zhuǎn)角計算，速度計算，坐標(biāo)變換，力矩估算，PCH控制器，SVPWM等軟件模塊。
　　最后，進行了實際系統(tǒng)調(diào)試和拖動實驗。實