摘 要:提出了交流伺服系統(tǒng)自適應(yīng)反饋線性化的控翩方案,通過將在線估計的參數(shù)應(yīng)用于坐標變換和非線性狀態(tài)反擅,達到了線性化控制的目的;討論了增強參數(shù)收斂性問題。理論推導(dǎo)和計算機仿真都證明了此方案對參數(shù)具有較強的魯捧性和實際應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞:反擅線性化控制;永磁同步電動機;線性化收斂性
1 引言
交流伺服系統(tǒng)是由交流永磁同步電動機(PMSM)、位置與速度傳感器、電流傳感器、晶體管逆變器PWM 以及控制電路等環(huán)節(jié)組成的。其中的伺服電動機是一非線性環(huán)節(jié),因為它含有電角速度與電流i 或i。的乘積項;并且由于負載擾動等因素的影響,使得對伺服電動機的魯棒控制策略的研究成為一項十分必要的工作。
2 交流伺服電動機的模型線性化
對于由PMSM組成的伺服變速驅(qū)動系統(tǒng)來說,用固定于轉(zhuǎn)子的參考坐標來描述和分析它們的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能是十分方便的。取永磁體基渡磁場的方向為d軸,順著旋轉(zhuǎn)方向超前d軸電角度90‘的為q軸,轉(zhuǎn)子參考坐標的空間坐標以q軸與固定軸線(A相繞組軸線)間的電角度0 來確定。轉(zhuǎn)子參考坐標的旋轉(zhuǎn)速度即為轉(zhuǎn)軸速度。
在上述假定下,以轉(zhuǎn)子參考坐標表示的電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程為

式中,

。分別為d,q口軸的電壓和電流;

為磁鏈在d,q口軸的分量;

為轉(zhuǎn)子速度;Rs為定子相電阻;T[sub]d[/sub]為負載轉(zhuǎn)矩;J為轉(zhuǎn)子和所帶負載的總轉(zhuǎn)動慣量;B為粘滯磨擦系數(shù);p[sub]n[/sub]為電機極對數(shù)。
綜合式(1)(2)(3),即可得到伺服電動機的數(shù)學(xué)模型
3 自適應(yīng)反饋線性化控制
由于負載擾動乃和定子電阻颶的不確定性,使 得非線性狀態(tài)反饋中的參數(shù)乃和凡不能與實際的參數(shù)相等而導(dǎo)致完全線性化的條件被破壞,以致于完全線性化控制策略失敗。因此,應(yīng)針對參數(shù)乃和凡, 研究使系統(tǒng)完全線性化并具有魯棒性的問題。
設(shè)

則系統(tǒng)(6)可表示為

且有

選擇非線性坐標變

其中

這樣就得到了參數(shù)的自適應(yīng)估計律。把估計的參數(shù)值應(yīng)用到式(10),就得到了伺服電動機的自適應(yīng)反饋線性化控制律。
4 反饋線性化控制的收斂性
5 計算機仿真

圖1和2顯示了磁鏈的定向控制過程。從圖3可看出,盡管參數(shù)的估計初值不等于真實值,但借助參數(shù)的自適應(yīng)估計,參數(shù)的估計值能逐漸趨向于真實值,從而達到漸近線性化控制的目的。圖4和5分別顯示了d軸磁鏈漸近趨向于參考磁鏈值,而口軸磁鏈漸近趨向于零,進而達到了磁鏈的定向控制。圖6顯示了速度的響應(yīng)過程,運行速度能夠快速準確地達到給定速度。
6 結(jié)論
通過參數(shù)的自適應(yīng)估計,使估計的參數(shù)漸近趨向于真實值。從而完成了在非線性狀態(tài)反饋基礎(chǔ)上的完全線性化控制.實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子磁鏈和坐標軸定向過程的三閉環(huán)控制。理論推導(dǎo)和計算機仿真都證明了此方法在交流伺服系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性和有效性。