永磁同步电机的模糊滑模控制
黄石维，周国荣
(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083)
摘要：为了实现高性能永磁同步电动杌伺服系统快速而精确的位置跟踪控制．在滑模控制策略中引入模糊控制算法设计了基于模糊规则的滑模控制嚣．通过理论分析和控制仿真，证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题，对参数变化和负载拢动具有较强的鲁捧性．永磁同步电机可获得优良的位置跟踪效果。
关键词：滑模控制；模糊控制；永磁同步电机；模糊规则
中图分类号：TP27 文献标识码：A
1 引言
永磁同步电动机由于其体积小、效率高、结构简单可靠、转矩大和鲁棒性强等优点，被广泛应用于高精度位置控制的伺服系统。但PMSM又是一个多变量、非线性、强耦合的系统，为了克服这些缺点，已经提出了许多消除不确定性影响的控制策略，然而，鲁棒性得不到保证。多年来，滑模控制由于控制结构简单、鲁棒性和可靠性高，故被广泛地应用于运动控制中，并且已经取得了很多卓有成效的研究成果。但是，“抖振”问题成为滑模控制器应用的障碍。本文将模糊控制和滑模控制相结合，采用模糊规则，利用滑模到达条件对切换增益进行估计并利用切换增益消除干扰项，从而消除抖振。使得PMSM伺服系统对负载干扰和参数变化具有很好的鲁棒性。
2 永磁同步电机伺服系统数学模型
带有正弦感应的电动势的永磁同步电机的数学模型如下：
在滑模控制律式(17)中，切换增益K(t)的值是造成抖振的原因。K(t)用于补偿不确定项E(t)，以保证滑模存在性条件得到满足。如果E(t)时变，则为了降低抖振，采用模糊规则，根据滑模到达条件对切换增益K(￡)的值进行有效的估计，使K(t)也时变。
3.2模糊控制器的设计
滑模存在的条件为 ss
当系统到达滑模面后，将会保持在滑模面上。由于K(t)为保证系统得以到达滑模面的增益，因此其值必须足以消除不确定项的影响。
模糊规则如下：
如果ss>0，则K(t)应增大 (22)
如果ss
由式(22)和式(23)设计如下模糊系统：ss为输入，△K(t)为输出。系统输入输出的模糊集定义如下：
ss={NB NM ZO PM PB }
△K={NB NM ZO PM PB }
其中NB为负大，NM为负中，ZO为零，PM为正中，PB为正大。
模糊系统的输入隶属函数如图1所示，模糊系统的输出隶属函数如图2所示。选择如下模糊规则：
4 系统仿真分析
以永磁同步电机模型的位置跟踪为例，被控装置包括转台、减速器和执行电机，折算到电机轴上的转动贯量为0.0196 kg·㎡，额定转速 |
