多相无刷直流电机变饱和柔性变结构控制器设计

2014年12月05日14:40:13 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

摘　　　要：无刷直流电机因其高效率、长寿命、低噪声及其良好的机械特性等优点，在航空、军事、汽车、办公自动化等行业得到了广泛的应用。考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密度波形对电机运行性能和控制策略的影响，需要建立精准的电机数学一般模型。而含有积分环节的ＰＩＤ控制使得电机控制系统响应缓慢，加之功率管换向过程中电感的作用，相电压波形与理想方波有较大差距，导致转矩脉动大，转速响应缓慢。通过改变柔性变结构的控制策略，并结合稳定的线性系统，以三相电机为研究对象，提出了多相无刷直流电机变饱和柔性变结构的控制器设计方法。仿真实验结果表明，采用变饱和柔性变结构控制较传统ＰＩＤ控制具有更好的控制性能，转速响应快，转矩脉动小。

关　键　词：多相无刷直流电机；变饱和柔性变结构；转速响应；转矩脉动

１　引　言

多相无刷直流［１］推进电机与传统的三相无刷直流电动机相比，有以下优点［２３］：

①降低转矩脉动和电流变化范围。

②在没有提高相电压的等同条件下，能提高电枢的利用率。

③减小转矩脉动。

④减小磁轭和重量。

⑤系统稳定性高、增大功率密度和改善容错控制能力。

⑥降低单体驱动功率器件负荷，实现低电压条件下的大功率输出。

但由于无刷直流电机是一个多变量非线性强耦合的控制系统［４］，随着工业应用对控制精度以及对控制系统的稳态和动态性能要求的提高，传统的ＰＩＤ控制系统难以满足要求［５］。虽然很多的现代控制方法［６］被提出，如模糊控制［７８］，神经网路控制［９１０］，但是采用这些智能控制器结构复杂，不易工程实现。柔性变结构［１１］具有性能可靠，实现简单的特点。本文通过分析柔性变结构控制器［１２］的优点，在此基础上结合线性系统，提出变饱和变结构控制方法，以期满足控制系统响应速度快，运行稳定的要求。

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