電力系統(tǒng)自動(dòng)化會(huì)議-閱讀頁
2025-07-12 16:04本頁面
【正文】 ，分別在感應(yīng)電機(jī)和PMSM的伺服系統(tǒng)中采用先速度滑?？刂坪笪恢没？刂频牟呗?。文獻(xiàn)[10~11]的實(shí)現(xiàn)方案均需涉及較多的滑模面，這給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和物理實(shí)現(xiàn)帶來了一定難度，且完成系統(tǒng)定位需要通過四個(gè)滑模面的切換，容易使系統(tǒng)產(chǎn)生抖振。本文在文獻(xiàn)[1011]的基礎(chǔ)上，借鑒傳統(tǒng)三環(huán)控制的模式，提出了基于趨近律滑?？刂频腜MSM位置伺服系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明文中所提出方法的正確性及控制策略的有效性。在以上假設(shè)下，PMSM在dq坐標(biāo)系下的電壓方程和機(jī)械特性為： (2) (3) (4) (5) (6) (7)式中：ud、uq為d、q軸電壓；id、iq為d、q軸電流；Ld、Lq為d、q軸電感；r為定子相電阻；ωe為轉(zhuǎn)子電角速度；Te為電磁轉(zhuǎn)矩；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ω為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；p為轉(zhuǎn)子極對數(shù)；ψf為永磁體的勵(lì)磁磁鏈；θ為轉(zhuǎn)子位置角。一般滑?？刂破髟O(shè)計(jì)思路是先設(shè)計(jì)滑模切換面函數(shù)s，然后根據(jù)滑模存在性、可達(dá)性條件以及系統(tǒng)正常運(yùn)行段和滑模運(yùn)行段的動(dòng)、靜態(tài)特性要求，來設(shè)計(jì)求取控制量，以獲得理想的滑模控制器。趨近律的概念是由滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的品質(zhì)問題引出來的，其采用限制的方式來對趨近切換面的規(guī)律進(jìn)行限制，可根據(jù)s與可以求得控制量。從式(8)可看出，若選擇較大的k和較小的，系統(tǒng)在離切換面越遠(yuǎn)處趨近切換面時(shí)，|ks|越大，則s趨近切換面的速度越快，能有效加快正常運(yùn)動(dòng)段的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程；若系統(tǒng)在離切換面越近處趨近切換面，s趨近切換面速度越慢，則能有效減小滑模切換時(shí)引起的系統(tǒng)抖振[13]。在位置環(huán)滑?？刂破髦?，取位置跟蹤誤差為狀態(tài)變量： (9)其中：θref、θ分別為位置參考給定與反饋。 速度環(huán)趨近律滑模設(shè)計(jì)在速度環(huán)滑模控制器中，取速度誤差及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)作狀態(tài)變量： (14)其中：ω、ωs分別為機(jī)械角速度的參考給定與反饋。 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析對PMSM伺服系統(tǒng)采用趨近律滑?？刂七M(jìn)行穩(wěn)定性分析，選取李亞普諾夫(Lyapunov)函數(shù)，由Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)可知，滑?？刂频南到y(tǒng)穩(wěn)定需滿足下面條件： (21)結(jié)合式(8)有： (22)由于、都是大于零的常數(shù)，保證與、與的異號(hào)，滿足穩(wěn)定性條件，表明PMSM位置伺服系統(tǒng)中位置環(huán)與速度環(huán)采用趨近律滑?？刂剖欠€(wěn)定可行的。PMSM位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，位置、速度調(diào)節(jié)器采用趨近律滑?？刂啤m2，極對數(shù)為2。圖4為系統(tǒng)相軌跡曲線，其橫坐標(biāo)是位置誤差Δθ，縱坐標(biāo)是Δθ的偏導(dǎo)即實(shí)際速度的負(fù)值。圖5為位置響應(yīng)曲線，可以看出系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤給定位置信號(hào)，且位置響應(yīng)對負(fù)載變化具有很強(qiáng)的魯棒性。圖7為系統(tǒng)在趨近律滑模與傳統(tǒng)滑模兩種方法控制下的轉(zhuǎn)矩電流響應(yīng)曲線，由(a)、(b)對比可以看出，趨近律滑模控制下的PMSM位置系統(tǒng)可以有效抑制傳統(tǒng)滑?？刂品椒ㄖ写嬖诘亩墩駟栴}。5．實(shí)驗(yàn)結(jié)果為就進(jìn)一步驗(yàn)證該控制策略的有效性，構(gòu)建了以DSP(TMS320LF2407)為核心的PMSM伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖8所示。其中，光電碼盤每轉(zhuǎn)輸出2500個(gè)脈沖(pp)，經(jīng)DSP捕獲四倍頻后每轉(zhuǎn)為10000pp；IPM開關(guān)頻率設(shè)置為16kHz；D/A輸出通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片MX7847實(shí)現(xiàn)，MX7847可在單極性模式或雙極性模式下工作。通過圖9(a)與圖10(a)中的曲線1可以看出兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)對位置參考信號(hào)的準(zhǔn)確跟蹤。系統(tǒng)在趨近律滑?？刂葡拢墩駟栴}得到了明顯改善，iq的響應(yīng)曲線比較平緩，能很好的穩(wěn)定在零(見圖10)。本文針對上述問題，研究了基于趨近律滑模控制PMSM位置伺服系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了所提出方法的正確性和控制策略的有效性。田 煒 男，1978年生，碩士，研究方向風(fēng)力發(fā)電
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