基于IMESO的永磁同步電機(jī)控制方法*

李盛輝，孫振興

(1. 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院，南京市，210023； 2. 南京工業(yè)大學(xué)電氣工程與控制科學(xué)學(xué)院，南京市，211816)

0 引言

永磁同步電機(jī)(PMSM)具有結(jié)構(gòu)簡單，功率因數(shù)高，高效率，較寬的運(yùn)行區(qū)間和較低的維護(hù)成本等優(yōu)點[1-5]。目前被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化系統(tǒng)的各個方面，如無人噴灑車輛、農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人，流量控制閥等[6-9]。

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)最早被提出應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動器。現(xiàn)在直接轉(zhuǎn)矩控制也適用于永磁同步電機(jī)。與矢量控制相比，直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較快，所需參數(shù)較少，不需要轉(zhuǎn)子位置檢測等[10-12]。直接轉(zhuǎn)矩控制需要兩個參考量：轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的幅值。這兩個參考量都和電流矢量，永磁磁鏈和電機(jī)電感有著復(fù)雜的關(guān)系。由于灌溉作業(yè)系統(tǒng)非線性、大慣性和時滯性等問題，以及PMSM伺服系統(tǒng)實際上是一個強(qiáng)耦合、非線性的系統(tǒng)問題。

永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中存在的周期性擾動使電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動，進(jìn)而使轉(zhuǎn)速出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)波動，影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使永磁同步電機(jī)對于電磁轉(zhuǎn)矩的控制受到限制[13-16]。此外，永磁同步電機(jī)總是面臨不同類型的擾動，例如摩擦力，負(fù)載擾動，未建模動態(tài)和周期性的轉(zhuǎn)矩擾動等。基于線性反饋的控制方法，例如傳統(tǒng)的比例積分(PI)控制，對于這些擾動不能主動地抑制。現(xiàn)已提出了多種擾動觀測器，例如擾動觀測器(DOB)，擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器(ESO)，廣義比例積分觀測器(GPIO)，未知輸入觀測器(UIO)等[17]。

在電機(jī)運(yùn)行中，出現(xiàn)的周期性擾動會使得負(fù)載側(cè)出現(xiàn)振動，為了解決這個問題，需要對轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行抑制，也就是對正弦擾動(周期性擾動)進(jìn)行抑制。……