永磁同步电机模糊滑模控制系统的研究
李渊2，何凤有1，余跃1，杨一2
（1中国矿业大学信电学院，徐州2210082．江苏大学电气信息工程学院，镇江212013）
摘要：针对永磁同步电机电流和转速强耦合的特点，设计了一种基于模糊滑模控制的非线性电机转速控制器。应用模糊控制实现滑模切换部分的控制，减轻了传统滑模控制的抖振现象。建立了采用该控制器的永磁同步电机转速控制系统的仿真模型。仿真结果表明，控制方法有效地实现了电机的转速跟踪，具有良好的动、静态特性和鲁棒性。
关键词：永磁同步电机；模糊控制；滑模控制；非线性
中图分类号：tm341, tm351 文献标志码：a 文章编号：1001-6848{2010)04-0058-03
0引 言
由于永磁同步电机调速系统本身的非线性以及电机参数不准确等因素，使得对其实现高精度控制成为了一个复杂的问题。近年来，已有学者将反步控制、精确线性化控制、滑模控制等非线性控制理论应用于永磁同步电机的转速控制中，并取得了良好的效果。模糊滑模控制( fsm)充分结合了模糊控制对数学模型依赖性不强，可运用控制专家信息和鲁棒性好的优点，以及滑模控制结构简单，鲁棒性强的特点，从而简化控制结构，并减轻传统滑模控制中的抖振现象。
本文在应用反步控制方法的基础上设计和实现了永磁同步电机模糊滑模转速控制器。详尽的分析了所提出的控制策略，并通过仿真验证了控制方法的有效性。
1永磁同步电机的数学模型
文中采用的pmsm数学模型基于同步旋转转子坐标，并剧段设交、直轴电感相等，即ld=lq=l0
式中，ud，uq为d，q轴定子电压；id、iq为d，q轴定子电流；r为定子电阻；l为定子电感：tl为负载转矩；j为转动惯量；b为粘滞摩擦系数；p极对数；ω为转子角速度；ψf为永磁磁通。
2控制系统的设计
根据模糊滑模控制原理，控制器由等效控制ue q和切换控制usw两部分组成即：
其中ρnz为模糊控制器的输出。当到达滑模面时，ρnz=0；当ρnz =1时，即常规滑模控制。
2.1等效控制部分设计
首先，由于系统采用****转矩／电流控制(id=o控制)，所以定义：
对式(3)求导，则有：
定义lyapunov函数h为
对式(5)求导，则有：
因此定子电压直轴分量的等效控制部分可以取值为：
则式(6)可以写作：
其次，定义：
假设系统给定速度信号一阶、二阶可导，对式(9)求导可得：
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