摘要：非线性鲁棒控制技术适用于像无刷直流电动机这样的快速运动对象的控制，在提高控制精度的同时，会引发系统颤振。设计了一种具有动态边界层的非线性鲁棒控制器，分析了闭环系统的控制性能，在控制器作用下，被控系统可以较好地跟踪速度参考输入信号不仅速度跟踪误差最终能够收敛到边界层肉，而目在消除颤振现象的同时，通过减小边界层宽度提高控制精度。仿真结果验证了所提出的控制方法的有效性。

    关键词：动态边界层：非线性鲁棒控制：无刷直流电动机

O引  言

无刷直流电动机不像传统直流电动机那样采用机械接触式换流机构，而是采用电了换相，克服了传统电机存在的机械摩擦带来的噪声、火花及寿命短等弱点，在军工产品、工业生产过程、航空航天等领域的应用日趋广泛[1-2]。因此，其高性能控制技术是值得深入研究的课题。

    传统的****最小鲁棒控制，虽然可以使得系统误差收敛到原点，但控制律当中引入的断续函数，会导致系统发牛颤振[3]。后来提出的连续化控制技术，最终可使系统的状态收敛剑原点附近的固定边界层之内[4-5]，但在该类控制器设计时仍需兼顾提高控制精度与消除颤振之间的矛盾。颤振往往导致系统出现稳态误差，增加系统能耗，激发高频未建模特性，因而在实际控制器设计当中，应该尽量避免颤振发生。近来，文献[6]提出的变结构控制方法中，其边界层与系统的状态有关。当系统状态远离原点时，动态边界层较宽，可消除颤振，当系统状态靠近原点时，边界层宽度减小，以获得高控制精度。这种变结构控制器在消除系统颤振的同时，通过减少边界层宽度，可提高控制精度。本文称其为动态边界层方法．在现有的无刷直流电动机控制系统义献中，关于变结构控制技术的研究已经较为深入，文献[6]提出的动态边界层变结构控制策略可有效减弱变结构控制系统中的颤振现象。非线性鲁棒控制技术巾也存在同样值得进一步改进之处。

    由于非线性鲁棒控制技术是一类适用于快速运动对象的有效控制技术，本文以无刷直流电动机控制系统作为研究对象，提出非线性鲁棒控制的动态边界层技术。据作者所知，具有动态边界层的非线性鲁棒控制技术尝未见文献报道。本文采用动态边界层方法，针对无刷直流控制系统设计鲁棒控制器，并讨论其控制性能。所提出的控制方法使得电机系统在有效消除系统颤振的同时，能进一步提高跟踪精度，达到更好的控制效果。

    1无刷直流电动机数学模型

被控对象是由永磁电机本体、转子位置检测及由半导体功率器件实现的驱动电路构成的电机系统，文中给出的鲁棒控制方法需系统动态特性的标称模型。本文考虑方波电流驱动。为了简化电机数学模型，考虑理想条件：三相定子绕组完全对称；磁路不饱合，不计涡流和磁滞损耗等。

本文控制目的是，给定电机机械角速度的设定值，设计非线性鲁棒控制器，使得电机机械角速度跟踪上其设定值。这里，电机的负载转矩作为外部扰动处理。控制算法在电机正确换栩同时，通过改变输出PwM波形的占空比来改变电机端电压值，从而实现转速控制。

    2鲁棒控制器设计

为实现无刷直流电动机系统的转速控制，与传统的非线性鲁棒控制器设计相比较，给出改进的带动态边界层的非线性鲁棒控制器设计，并分析动态边界层非线性鲁棒控制下系统的跟踪性能。

   3 仿真

结果表明，与带固定边界层非线性鲁棒控制相比，带动态边界层非线性鲁棒控制方法，在减少。取值、提高跟踪精度的同时，仍能避免系统颤振，从而达到更好的控制效果。

    4结语

针对无刷直流电动机这类快速运动系统，本文讨论了带动态边界层的非线性鲁棒控制方法。动态边界层宽度可随系统跟踪误差自动调整，在消除系统颤振的同时，达到较高的控制精度，进一步改善了系统控制性能。控制器参数调整方向明确，便于实现，满足快速运动对象的控制要求。数值结果表明了所提出的控制方法的有效性。