慣性變化時無刷直流電機的魯棒控制器設計
加入技術(shù)交流群
(2)干擾抑制性能：輸出速度(ωr)對負載干擾(tl)應該不敏感，即若參考輸入速度(ωr*)為0，當系統(tǒng)加上負載轉(zhuǎn)矩后，應有：
要滿足上式，則需選擇q使得的直流增益為0，即。由方程(13)可知，要滿足該條件，即有：
(14)3.3 獨立參數(shù)的選擇
q的選擇必須滿足上述的約束條件以減小轉(zhuǎn)矩脈動，q一般具有以下形式：
(15)式中a,b,pj均為自由設計參數(shù)，對系統(tǒng)的約束越多，則q的維數(shù)就越大，控制器就越復雜；反之，對系統(tǒng)的約束越少，則q的維數(shù)就越小，控制器就越簡單。
4 仿真結(jié)果及分析
電機參數(shù)為：
1/j=5(kg·m2)-1，b/j=0.002(sec)-1，kt=0.4v/(rad/s)
根據(jù)前面所述的控制器的設計過程，可以得到控制器k(s)為：
圖2記錄的是電機參數(shù)沒有變化時的轉(zhuǎn)速波形，從圖中可以看出，本文提出的控制器控制效果很好，轉(zhuǎn)速無波動，且調(diào)節(jié)時間很短，小于5ms。圖3記錄的是電機參數(shù)沒有變化時的負載干擾響應，從圖中可以看出，在很短的時間內(nèi)，負載轉(zhuǎn)矩的影響就趨近于0。
圖2 標稱參數(shù)下的轉(zhuǎn)速響應
為了驗證在慣性參數(shù)大范圍變化情況下控制器的魯棒性，假設電機參數(shù)變?yōu)椋?br/>
情況1 1/j=1(kg·m2)-1，b/j= 0.001(sec)-1
情況2 1/j=25(kg·m2)-1，b/j= 0.008(sec)-1
圖4、圖5分別為在標稱參數(shù)、參數(shù)變化（情況1）、參數(shù)變化（情況2）下的速度響應和負載干擾響應對比圖，由圖可以看出，即使電機慣性參數(shù)發(fā)生了很大的變化，系統(tǒng)依然穩(wěn)定，各種動態(tài)性能仍然很好。
圖3 標稱參數(shù)下的負載干擾響應
圖4 系統(tǒng)參數(shù)變化時的轉(zhuǎn)速響應
圖5 系統(tǒng)參數(shù)變化時的負載干擾響應
4 結(jié)束語
本文利用q-參數(shù)化理論設計了一個無刷直流電機魯棒控制器，用來減小由于各種原因?qū)е碌?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/無刷直流電機">無刷直流電機的轉(zhuǎn)速波動。該控制器的主要特點是在電機由于運行時間和運行環(huán)境變化導致電機參數(shù)發(fā)生變化時，也能保證系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和良好的動態(tài)響應，而且控制器階數(shù)很低。數(shù)字仿真結(jié)果驗證了該控制器的有效性。
作者簡介
姜偉東（1975-） 男 碩士，主要從事電力機車的檢修工作。
王勁松（1973-） 男 學士，主要從事工業(yè)自動化設計咨詢工作。
參考文獻
[1] 紀志成, 薛花, 董富紅. 無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)間接模型參考自適應控制[j].電機與控制學報, 2004,8⑶:225-228.
[2] 吳志瑜, 趙曉蓓, 劉愛軍等.無刷直流電動機位置伺服系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制[j].微特電機,2006,34⑴:28-31.
[3] 趙學慶, 張國山, 陳學敏. 無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的模糊變結(jié)構(gòu)控制[j].微特電機, 2006,34(7):20-22.
[4] m.azzam, yehia s.mohamed. robust controller design for automatic generation control based on q-parameterization[j]. energy conversion and management,2002, 43:1663-1673.
[5] abdelfatah m.mohamed, ilene busch-vishniac. imbalance compensation and automatic balancing in magnetic bearing systems using the q-parameterization theory[j]. ieee trans.on control system technology, 1995, 3⑵:202-211.
[6] abdelfatah m.mohamed,fumio matsumura, toru namerikawa et al. q-parameterization control of vibrations in a variable speed magnetic bearing[c]. proceedings of the 1997 ieee international conference on control applications. hartford, ct.october 5-7, 1997.
[7] selahattin ozcelik, howard kaufman. frequency domain design conditions for robust direct model reference adaptive controllers[c].proceedings of the american conference, albuquerque,new mexico june 1997.
[8] matt bement, suhada jayasuriya. synthesis of reduced order multivariable feedback tracking controllers using the q-parameterization[c]. proceedings of the 39th ieee conference on decision and control. sydney, australia,december, 2000.
[9] pragasen pillay, ramu krishnan. modeling, simulation, and analysis of permanent-magnet motor drives, part ii: the brushless dc motor drive[j].ieee trans.on industry applications,1989,25(2) 274-279.
[10]doyle j, francis b, and tannenbaum a. feedback control theory[m]. new york:macmillan publishing company.1992.本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/236979.htm
pid控制相關文章:pid控制原理
pid控制器相關文章:pid控制器原理
評論