基于SDRE的永磁同步電機(jī)(PMSM)控制方法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(PMSM)具有低速性能優(yōu)良、動(dòng)態(tài)特性好、調(diào)速范圍寬廣等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代高精密伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　本文以PMSM為被控對(duì)象，研究其基于狀態(tài)相關(guān)Riccati方程(SDRE)的最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)及其解算問題。主要內(nèi)容概括如下：
　　1.PMSM數(shù)學(xué)模型的建立?；赑MSM的物理模型，建立PMSM在ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；給出ABC坐標(biāo)系、αβ坐標(biāo)系和dq坐標(biāo)系定義，在坐標(biāo)系間磁動(dòng)勢(shì)相等且功率不變條

2、件下，得到三種坐標(biāo)系之間電流、電壓、磁鏈的變換公式；通過坐標(biāo)變換得到PMSM在dq坐標(biāo)系和αβ坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；為便于控制器的設(shè)計(jì)，給出dq坐標(biāo)系下PMSM的仿射非線性數(shù)學(xué)模型，dq坐標(biāo)系下得到的控制律能夠返回實(shí)際三相系統(tǒng)進(jìn)行控制。
　　2.研究基于SDRE的一類仿射非線性系統(tǒng)非二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)問題。SDRE法通過擴(kuò)展線性化將仿射非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程轉(zhuǎn)化成狀態(tài)相關(guān)的系數(shù)矩陣(SDC)形式，進(jìn)而將非線性最優(yōu)控制導(dǎo)致

3、的難以求解的Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程或兩點(diǎn)邊值(TPBV)問題轉(zhuǎn)化成求解SDRE方程問題。針對(duì)SDRE法中多變量系統(tǒng)擴(kuò)展線性化得到狀態(tài)相關(guān)系數(shù)(SDC)矩陣不唯一問題，給出一種擴(kuò)展線性化方法，使得SDC矩陣具有唯一的形式，并引入自由度因子，使得SDC矩陣A(x)獲得附加的自由度；SDRE法允許性能指標(biāo)中的加權(quán)陣是狀態(tài)的函數(shù)，本文進(jìn)一步提出一種有利于改善系統(tǒng)性能的狀態(tài)相關(guān)權(quán)矩陣的選擇方法。
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4、.研究基于SDRE的PMSM非二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)問題?；赿q坐標(biāo)系下PMSM的仿射非線性數(shù)學(xué)模型，采用SDRE法設(shè)計(jì)PMSM的最優(yōu)控制器，給出控制器設(shè)計(jì)的具體步驟。仿真研究表明本文方法的有效性。
　　4.研究PMSM的SDRE控制器的實(shí)現(xiàn)問題。實(shí)時(shí)在線控制能力和高控制精度是SDRE控制器在實(shí)際工程應(yīng)用中的兩個(gè)主要問題。研究θ-D法近似解算SDRE控制器的原理，得到可以離線設(shè)計(jì)控制器參數(shù)的控制律，使控制器具有實(shí)時(shí)在線