基于混沌同步的永磁同步電機(jī)控制

近年來，隨著大功率電子器件的快速發(fā)展，永磁同步電機(jī)由于其高效性和良好的動態(tài)特性，在機(jī)器人、航空航天領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用[1]。但是由于其高速和弱磁區(qū)域控制受到較高的門限電壓限制[2]，大大限制了其應(yīng)用。研究表明，永磁同步電機(jī)系統(tǒng)像很多非線性系統(tǒng)一樣表現(xiàn)出多個(gè)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，在一定條件下，可能出現(xiàn)極限環(huán)甚至混沌。所以研究永磁同步電機(jī)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的特性是近來研究的熱點(diǎn)。大量的文獻(xiàn)表明，永磁同步電機(jī)在動態(tài)特性上與混沌Lorenz系統(tǒng)具有相似性[3-5]。
　混沌系統(tǒng)是一種確定性系統(tǒng)，其運(yùn)動軌跡敏感地依賴于系統(tǒng)的初始狀態(tài)，即兩個(gè)相同的混沌系統(tǒng)從非常接近的初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一定的過渡時(shí)間之后，其運(yùn)動軌跡將變得完全不同。這和現(xiàn)實(shí)生活中的一些復(fù)雜系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的特性非常相似，即確定性系統(tǒng)所表現(xiàn)出的隨機(jī)性。系統(tǒng)的混沌特性在很多情況下是人們不希望的，所以針對這些系統(tǒng)，研究了很多的控制方法來消除混沌現(xiàn)象。例如混沌的自適應(yīng)控制[6]、變結(jié)構(gòu)控制[7]、反饋控制等[8]。此外在混沌同步方面自從Pecora和Carroll的文章(即P-C同步法)[9]發(fā)表以來，混沌同步的研究也取得了巨大的發(fā)展。
　本文正是由混沌同步的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)出永磁同步電機(jī)的狀態(tài)觀測器，從而構(gòu)造出非線性反饋控制器，實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的控制。通過簡單的線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)配置方法，便可以獲得期望的運(yùn)行特性,而且避免了PID校正中由于參數(shù)不當(dāng)而可能出現(xiàn)的混沌現(xiàn)象。
1 數(shù)學(xué)模型
　永磁同步電機(jī)的d-q模型廣泛地用于控制器設(shè)計(jì)。通過Park變換很容易將電機(jī)的交流變量轉(zhuǎn)換成直流變量，極大地方便了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。永磁同步電機(jī)的d-q模型可以表示為：