具有不确定负载的交流电机自适应后推控制方法

核心提示：　　交流电机是多变量、非线性和强耦合的系统，实现交流电动机的高性能控制是当前交流传动研究领域中的重要内容。目前已有许多这

　　交流电机是多变量、非线性和强耦合的系统，实现交流电动机的高性能控制是当前交流传动研究领域中的重要内容。目前已有许多这方面的控制方法，如磁场定向控制、部分状态反馈、精确输入输出线性化解耦控制、自适应形式的输入输出线性化解耦控制、无源方法以及后推控制等。这些方法均需要事先知道系统的部分状态或全部状态，特别是负载的不确定会影响控制效果。

　　把后推控制方法应用于非线性感应电动机的控制系统中，并把负载作为不确定参数，引人自适应的机制。通过状态观测，速度和磁链能够得到很好的跟踪，系统的控制结构简单。仿真结果证明了该方法的有效性。

　　2感应电动机自适应后推控制2. 1感应电动机的数学模型在互感相等和线性磁路的假设条件下，感应电动机在同步旋转坐标系（ d， q） ，且转子磁链在d轴方向上（即磁场定向控制） ，其数学模型如下山人，教授，博士生导师，从事复杂系统控制、电力系统控制等研究。

　　式中为电阻、自感、互感、电流、磁链、转子角速度和电压下标s和r分别为定子和转子 （ d， q）分别为两相同步旋转坐标分量 n为极对数 J为转动惯量 T为负载转矩。

　　控制的目标是速度跟踪期望的参考速度，磁链幅值跟踪期望的参考磁链。参考速度代表期望的机械输出性能，参考磁链则代表改善效率的尺度。

　　2. 2自适应后推控制设计为了实现速度和磁链幅值跟踪的目标，自适应后推设计步骤如下：第1步针对速度和磁链幅值跟踪的目标，定义跟踪误差为则误差的导数为和i看作控制，当参数T已知时，使用Lyapunov函数V ].为了获得稳定的反馈，取则e其条件为k式（ 3）给出了在参数T已知的情况下，为了满足速度和磁链幅值跟踪的要求，状态变量所期望的性能。当T未知时，则使用其估计值T式（ 3）变为如下则式（ 2）可以表示为其中T为估计误差。e的动态方程为式中第3步为了获得控制和参数的更新规律，把和T加入V中形成新的Lyapunov函数，即式中k是正数。由方程（ 5）和（ 6）可以得到控制与决策式中， k　0.如果取如下的控制规律和参数调整规律则V因此，式（ 8）即为交流电机自适应后推控制的规律。它是在磁场定向的基础上，考虑到交流电机实际工作时负载不确定而得到的，克服了原磁场定向控制受负载变化的不足，相对于自适应的输入输出线性化解耦控制来说，结构简单，容易实现。

　　3系统仿真交流电机自适应后推控制系统的框图如图1所示。为了验证控制的有效性，采用M A T LA B5. 3 SIMU LINK进行仿真，用于仿真的电机参数为： R速度为182 rad/ s，额定负载为12 Nm，额定转子磁感应电动机自适应后推控制系统的仿真参数取为k在t = 1. 5 s时变为0. 25 Wb，其跟踪过程如图3所示。图4给出了负载转矩的实际值（ 12 Nm）和其估计值。

　　4结论从仿真结果可以看出：采用新的自适应后推控制方法可以实现感应电动机的非线性控制。不论负载确定与否，通过状态观测，电机的速度和转子磁链均能得到很好的跟踪，系统的控制结构简单。仿真结果证明了该方法的有效性，此方法易于工程实现。