柔性变结构矢量控制在永磁同步电机伺服系统中的应用

李军红 洪镇南 阳武娇

摘 要：为提高永磁同步电机伺服系统的动静态性能，将柔性变结构控制应用于永磁同步电机位置跟踪系统中，设计了基于磁场定向变结构矢量控制器；仿真实验结果表明，采用柔性变结构控制的永磁同步电机伺服系统响应速度快，控制精度高，对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性。

关键词：柔性变结构控制；矢量控制；永磁同步电机

1 引言

永磁同步电机（PMSM）以其优异的性能而广泛应用于工业自动化、数控机床、机器人、泵机及航空航天等领域。永磁同步电机是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的复杂对象，采用传统的 PID控制，难以得到满意的控制效果[1]。变结构控制诞生于20世纪50年代，它对系统模型要求不高， 对参数摄动和外扰具有完全的自适应能力，目前已广泛应用于电机控制中，传统滑模控制器响应速度较慢[2]。除滑模变结构控制之外，还有一种柔性变结构控制， 它是以故意排除滑模，通过连续改变控制器参数或结构，以达到缩短调节时间的目标。本文将柔性变结构控制应用于永磁同步电机矢量控制中，它不仅克服了滑模变结构控制方法的缺点，而且提高了系统的响应速度和跟踪精度。

2 永磁同步电机的数学模型

当永磁同步电机转子为圆筒形时，在磁路不饱和，不计磁滞和涡流损耗的影响，空间磁场呈正弦分布的条件下，永磁同步电机d、q坐标系上的状态方程为[3]：