永磁無刷直流電機(jī)滑模變結(jié)構(gòu)控制.pdf

1、永磁無刷直流電機(jī)(BLDCM)既具備交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn),又具備直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn),所以在工業(yè)領(lǐng)域有了日益廣泛的應(yīng)用.控制策略的優(yōu)劣對電機(jī)的性能影響很大,許多學(xué)者針對永磁無刷直流電機(jī)設(shè)計了很多的控制系統(tǒng),并且取得了很好的控制效果. 因?yàn)橛来艧o刷直流電機(jī)是一種多變量、非線性的系統(tǒng),得到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型比較困難.經(jīng)典的PID控制需要精確的電機(jī)模型,所以難以對電機(jī)進(jìn)行精確的控制.現(xiàn)代

2、控制理論如模型參考自適應(yīng)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以有效地提高電機(jī)的運(yùn)行性能.但是,模型參考自適應(yīng)控制對負(fù)載的快速變化特別敏感；在模糊控制中,由于復(fù)雜模糊規(guī)則的相互作用,使得到的合成推理算法具有相當(dāng)程度的非線性性能,致使模糊控制效果不夠理想；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器因需要不斷學(xué)習(xí)來調(diào)整參數(shù),所以需要速度很快的微處理器,硬件實(shí)現(xiàn)比較困難.基于以上原因,本文引入了滑模變結(jié)構(gòu)控制器和擴(kuò)張狀態(tài)觀測器. 滑模變結(jié)構(gòu)控制器有對攝動的完全自適應(yīng)性

3、等優(yōu)點(diǎn),可以用它來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度、位置、電流的控制,也可以用來設(shè)計系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器,而且硬件實(shí)現(xiàn)與智能控制相比比較簡單.擴(kuò)張狀態(tài)觀測器是一種性能良好的觀測器,它不僅能得到不確定對象的狀態(tài),還能獲得對象模型中內(nèi)擾和外擾的實(shí)時控制量.把這個控制量補(bǔ)償?shù)娇刂葡到y(tǒng)中,能取得很好的控制效果.本文根據(jù)永磁無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和滑模變結(jié)構(gòu)控制的特點(diǎn),把換相引起的相電流變化當(dāng)作外界對電機(jī)的干擾,建立了一個模型.根據(jù)此模型,構(gòu)造了滑模變結(jié)構(gòu)控制器,運(yùn)用

4、其對各種擾動不敏感的特性來抑制各種干擾對電機(jī)的影響.電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器來準(zhǔn)確估計,所以把它當(dāng)作一個己知擾動來控制,這樣增加了系統(tǒng)的控制精度.MATLAB仿真表明,與經(jīng)典PID控制器相比,用滑模變結(jié)構(gòu)控制器控制永磁無刷直流電機(jī),超調(diào)量小,速度響應(yīng)快,而且速度響應(yīng)受電機(jī)參數(shù)變化影響小,對各種外界干擾也得到了很好的抑制.最后,用TMS320LF2407A DSP與FPGA來搭建硬件電路,對永磁無刷直流電機(jī)的速度控制做了一定的研究.