摘要

    文章提出了一种新的无刷电机转矩控制方法，在磁路（电流）达到饱和、保持相电流不变的情况下可使转矩脉动和铜耗达到最小。优化控制一一从期望转矩扣位置到相电流的非线性映射，实质上是二次规划问题的闭式求解。试验结果证明了转矩无脉动和改良的跟踪精确度。当磁路或电流达到饱和时，****转矩也相应增加。

    赢接驱动电机是一个多空间非线性系统，相电压与连接角作为系统典型的输入输出，导致其复杂的非线性输入输出动态行为。针对这类系统的控制，反馈线性方法[6]-[13]、单扰动技术[11]以及其他一些相应的方案被提出来。shouse[12][13]提出了一种用于永磁同步电动机的自调整控制器，用以速度或者位置跟踪。taylo[14]在永磁同步电动机速度控制设计中采用了一种数字降阶模型以将铜耗减小到最少。

    若采用相电流代替电枢电压作为系统输入，则控制问题便简化为电机的转矩控制问题，即从转矩到相电流的非线性映射。一些学者已经研究过直接驱动电机精确转矩控制方法的潜在模型[9,16,4,13]。murai等人[10]提出针对非正弦磁通分布的启发式换向。le-huy等人[8,3]采用独立的驱动电流波形来减少转矩脉动谐频。ha[6]等人详细描述了一种转矩无脉动控制器，它可使电动机像线性系统一样运行。相较于以前的这些方法，这里提出的控制器不依赖系统的动力模型或者相转矩角波形条件。简言之，本文设计了一个无脉动转矩控制器，它在磁路饱和或电流受限的情况f使电机铜耗达到最少，****转矩达到****，并通过mcgill/mit直接驱动电机实验验证了可行性。

    n相电机的转矩r即各相转矩的叠加

  

    其中aj（θ）和xj（θ）是第j转矩电流形状函数和相电流，θ是电机转角，td是期望转矩。若交叉耦合相转矩和磁阻转矩可被忽略不计，相电流能实时精确控制，并可作为控制入。

    转矩控制问题是根据电流对上述方程式进行求解。给出期望转矩，将xj（θ，td）作为位置函数。式(1)允许无限多个(依位置决定)相电流波形。电动机连续机械功率输出主要受限于内部铜耗产生的热量，据此将功率损耗减少到最小

   其中r是电枢阻抗。磁路饱和度是另一个应考虑的关键限制条件。如果xmax>0是伺服放大器的电流限制或者磁饱和状态对应的****相电流，则相电流须满足

 

    为了在限制条件下得到能产生期望转矩的****相电流x_j（θ，td），以及最小化功率损耗，需要利用转矩函数a_j(θ)用有限个位置的值来表达此函数．其他位置的值可通过插值得到。为了简便下文中将略写辐角日。将t=td代入(1)中，在限定条件下求解最小化损耗的****相电流问题可用下式来表示：

   

     其中x=[x1，x2，…，xn]∈rⁿ是设计参数向量。这即是二次规划问题。因为函数是凸函数，所以局部最小值就是该函数的最小值。现在来推求满足等式和不等式条件的最小点。首先排除平凡解 。如果第j相转矩形状函数为0，则该相对转矩无贡献，忽略其电流在交叉点可以直接指定****相电流。排除石   就可以得到一组更少的变量祁方程数，所以需要找出非零部分对应的****解。下文中，无损耗时我们将假定所有的转矩形状函数都是非零的。

    如果我们定义

    那么****点可以通过下面的kuhn-tucker法则得到。

则 一个