潘 登,刘义才,高 俊

(武汉商学院机电工程学院,武汉 430056)

0 引言

PMSM作为交流电机中最具代表的一类,具有结构简单、高转矩惯性比、体积小、效率高等诸多优点,在精密控制、机车牵引等领域应用前景广阔。就控制方式而言,基于PI调节器的转子磁链定向矢量控制(FOC)应用极为广泛,其关键在于定子电流幅值和空间位置的控制,分别对转速和定子交、直轴电流进行双闭环控制,系统稳态性能好。然而PI调节器的参数选择依赖于电机数学模型,由于PMSM是一个强耦合的非线性系统,电机电阻R、电感L及磁链ψf等参数变化对系统稳态性能影响较大,因此PI控制不能直接满足电机高性能、高精度控制要求。

PMSM模型预测控制的核心思想是根据逆变器和电机的数学模型,以及电机当前时刻的状态,预测未来时刻的状态,与给定值进行比较,选择出最优的电压矢量作用于电机。相对于PI调节器,模型预测控制省去了复杂的参数整定,具有更好的稳态性能[1]。与PI调节器相同,电机模型不准确或模型参数偏差会导致控制电压矢量的选取不准确,导致系统输出电流产生偏差,随着时间推移,系统累计偏差持续增大,从而恶化系统的控制性能[2]。

滑模控制作为对参数和外部干扰不敏感的强鲁棒控制,近年来一直是PMSM的研究热点。皇甫宜耿等[3]采用一种高阶滑模观测器,利用观测器输出的n阶微分实现对电机磁通和电阻的观测,但多次微分极易形成高次谐波,难以完全保证观测……