永磁同步電機(jī)的模糊滑�？刂�
黃石維，周?chē)?guó)榮
(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083)
摘要：為了實(shí)現(xiàn)高性能永磁同步電動(dòng)杌伺服系統(tǒng)快速而精確的位置跟蹤控制．在滑�？刂撇呗灾幸肽：刂扑惴ㄔO(shè)計(jì)了基于模糊規(guī)則的滑�？刂茋蹋ㄟ^(guò)理論分析和控制仿真，證實(shí)了模糊滑�？刂坪芎玫亟鉀Q了抖振問(wèn)題，對(duì)參數(shù)變化和負(fù)載攏動(dòng)具有較強(qiáng)的魯捧性．永磁同步電機(jī)可獲得優(yōu)良的位置跟蹤效果。
關(guān)鍵詞：滑�？刂�；模糊控制；永磁同步電機(jī)；模糊規(guī)則
中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 引言
永磁同步電動(dòng)機(jī)由于其體積小、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、轉(zhuǎn)矩大和魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高精度位置控制的伺服系統(tǒng)。但PMSM又是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，為了克服這些缺點(diǎn)，已經(jīng)提出了許多消除不確定性影響的控制策略，然而，魯棒性得不到保證。多年來(lái)，滑�？刂朴捎诳刂平Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性和可靠性高，故被廣泛地應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制中，并且已經(jīng)取得了很多卓有成效的研究成果。但是，“抖振”問(wèn)題成為滑模控制器應(yīng)用的障礙。本文將模糊控制和滑模控制相結(jié)合，采用模糊規(guī)則，利用滑模到達(dá)條件對(duì)切換增益進(jìn)行估計(jì)并利用切換增益消除干擾項(xiàng)，從而消除抖振。使得PMSM伺服系統(tǒng)對(duì)負(fù)載干擾和參數(shù)變化具有很好的魯棒性。
2 永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
帶有正弦感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型如下：
在滑�？刂坡墒�(17)中，切換增益K(t)的值是造成抖振的原因。K(t)用于補(bǔ)償不確定項(xiàng)E(t)，以保證滑模存在性條件得到滿足。如果E(t)時(shí)變，則為了降低抖振，采用模糊規(guī)則，根據(jù)滑模到達(dá)條件對(duì)切換增益K(￡)的值進(jìn)行有效的估計(jì)，使K(t)也時(shí)變。
3.2模糊控制器的設(shè)計(jì)
滑模存在的條件為 ss
當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)滑模面后，將會(huì)保持在滑模面上。由于K(t)為保證系統(tǒng)得以到達(dá)滑模面的增益，因此其值必須足以消除不確定項(xiàng)的影響。
模糊規(guī)則如下：
如果ss>0，則K(t)應(yīng)增大 (22)
如果ss
由式(22)和式(23)設(shè)計(jì)如下模糊系統(tǒng)：ss為輸入，△K(t)為輸出。系統(tǒng)輸入輸出的模糊集定義如下：
ss={NB NM ZO PM PB }
△K={NB NM ZO PM PB }
其中NB為負(fù)大，NM為負(fù)中，ZO為零，PM為正中，PB為正大。
模糊系統(tǒng)的輸入隸屬函數(shù)如圖1所示，模糊系統(tǒng)的輸出隸屬函數(shù)如圖2所示。選擇如下模糊規(guī)則：
4 系統(tǒng)仿真分析
以永磁同步電機(jī)模型的位置跟蹤為例，被控裝置包括轉(zhuǎn)臺(tái)、減速器和執(zhí)行電機(jī)，折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)貫量為0.0196 kg·㎡，額定轉(zhuǎn)速 |
