基于模糊pi控制的永磁同步直线电机
矢量控制系统研究
王兴贵，孙宗宇，王言徐
（兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州730050）
摘要：文章将模糊控制与传统的pid技术相结合，设计出可以实现pi参数自调整的模糊pi控制器，代替传统的pi速度控制器。利用matlab/simd/nk对永磁同步直线电机及其矢量控制系统建模、仿真。仿真和实验结果表明，采用模糊pi控制具有更好的动态响应性能，能有效的抑制暂态和稳态下的推力脉动，对于负载扰动具有较强的鲁棒性。
关键词：永磁同步直线电机；矢量控制；模糊pi控制
中图分类号：tm351；tm341; tm359.4 文献标志码：a 文章编号：
0引 言
永磁同步直线电机在推力、动态性能、定位精度方面比其它直线电机更具优越性，因而pmlsm越来越多的用于直线伺服系统中[1-2]。但由于永磁同步直线电机存在参数摄动、负载扰动等问题，因此，采用传统pi速度控制器的矢量控制系统很难满足高精度伺服系统的要求。本文采用磁场定向控制，将模糊控制与传统的pid技术相结合，设计出可以实现pi参数自调整的模糊pi控制器，并利用matlab/simulink建立了电机和控制系统的仿真模型。对该系统进行仿真，获得了良好的控制性能，为实现高性能的直线伺服系统奠定了基础。
1 pmlsm的数学模型
为简化分析，作如下假设：
①忽略铁芯饱和及温度对电机参数的影响；
②不计涡流损耗和磁滞损耗；
③不考虑边端效应；
④不考虑温度等因素对永磁材料的影响，认为永磁体磁场恒定。
根据文献可推导出永磁同步直线电机在d-q坐标系下的电压和磁链方程，其方程分别为：
电压方程：
式ψd、ψq为d、g轴磁链；ld、lq为d、q轴电感；ψi为永磁体等效磁链；r为每相绕组电阻；m为永磁同步直线电机平移速度折算成的旋转电机角速度，w=(π/τ)v；v为平移速度；τ为磁极中心距；
由式(1)，可导出其推力方程为：
电机的机械运动方程为：
式中，fe为电磁推力；fl为负载阻力；bv为粘性摩擦系数；m为运动部分质量，m=mr+ml；mr为动子的质量；ml为动子带动的负载质量；
由式(1) -式(4)构成了永磁同步直线电机d-q坐标系下的电机模型。
2 pmlsm的磁场定向矢量控制
由式(3)可知永磁同步电机的推力与q电流成正比。为了得到线性方程及产生最有效的推力，采用id恒等于o的磁场定向控制方式。则式(3)变为：
此时，推力仅与初级q轴电流的大小有关，只要通过传感器将次级位置（d轴）测出，使三相初级电流的合成矢量位于q轴，这就实现了电机的解耦。id恒等于0时的pmlsm矢量控制原理图如图1所示。图中v为给定速度，为速度反馈，将两者之差输入速度控制器，就可以得到交轴电流给定#，再通过坐标变换得到三相电流给定ia，ib，ic。由于永磁同步直线电机多采用y型连接，因此，只要反馈两相电流即可，另一项电流可由三相电流之和为零来确定。本系坑只反馈了ia和ib进入电流控制器。电流控制器通过电流滞环控制方式得到控制信号。
3模糊pi控制器的设计
|
