多相無刷直流電機(jī)變飽和柔性變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)
摘 要:無刷直流電機(jī)因其高效率、長壽命、低噪聲及其良好的機(jī)械特性等優(yōu)點(diǎn),在航空、軍事、汽車、辦公自動(dòng)化等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。考慮到多相永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)及氣隙磁密度波形對電機(jī)運(yùn)行性能和控制策略的影響,需要建立精準(zhǔn)的電機(jī)數(shù)學(xué)一般模型。而含有積分環(huán)節(jié)的PID控制使得電機(jī)控制系統(tǒng)響應(yīng)緩慢,加之功率管換向過程中電感的作用,相電壓波形與理想方波有較大差距,導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,轉(zhuǎn)速響應(yīng)緩慢。通過改變?nèi)嵝宰兘Y(jié)構(gòu)的控制策略,并結(jié)合穩(wěn)定的線性系統(tǒng),以三相電機(jī)為研究對象,提出了多相無刷直流電機(jī)變飽和柔性變結(jié)構(gòu)的控制器設(shè)計(jì)方法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用變飽和柔性變結(jié)構(gòu)控制較傳統(tǒng)PID控制具有更好的控制性能,轉(zhuǎn)速響應(yīng)快,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。
關(guān) 鍵 詞:多相無刷直流電機(jī);變飽和柔性變結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)速響應(yīng);轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)
1 引 言
多相無刷直流[1]推進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的三相無刷直流電動(dòng)機(jī)相比,有以下優(yōu)點(diǎn)[23]:
①降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電流變化范圍。
②在沒有提高相電壓的等同條件下,能提高電樞的利用率。
③減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
④減小磁軛和重量。
⑤系統(tǒng)穩(wěn)定性高、增大功率密度和改善容錯(cuò)控制能力。
⑥降低單體驅(qū)動(dòng)功率器件負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)低電壓條件下的大功率輸出。
但由于無刷直流電機(jī)是一個(gè)多變量非線性強(qiáng)耦合的控制系統(tǒng)[4],隨著工業(yè)應(yīng)用對控制精度以及對控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能要求的提高,傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)難以滿足要求[5]。雖然很多的現(xiàn)代控制方法[6]被提出,如模糊控制[78],神經(jīng)網(wǎng)路控制[910],但是采用這些智能控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易工程實(shí)現(xiàn)。柔性變結(jié)構(gòu)[11]具有性能可靠,實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)。本文通過分析柔性變結(jié)構(gòu)控制器[12]的優(yōu)點(diǎn),在此基礎(chǔ)上結(jié)合線性系統(tǒng),提出變飽和變結(jié)構(gòu)控制方法,以期滿足控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快,運(yùn)行穩(wěn)定的要求。
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