基于混沌同步的永磁同步電機控制

近年來(lái)，隨著(zhù)大功率電子器件的快速發(fā)展，永磁同步電機由于其高效性和良好的動(dòng)態(tài)特性，在機器人、航空航天領(lǐng)域都得到了廣泛的應用[1]。但是由于其高速和弱磁區域控制受到較高的門(mén)限電壓限制[2]，大大限制了其應用。研究表明，永磁同步電機系統像很多非線(xiàn)性系統一樣表現出多個(gè)穩態(tài)工作點(diǎn)，在一定條件下，可能出現極限環(huán)甚至混沌。所以研究永磁同步電機系統在穩態(tài)工作點(diǎn)附近的特性是近來(lái)研究的熱點(diǎn)。大量的文獻表明，永磁同步電機在動(dòng)態(tài)特性上與混沌Lorenz系統具有相似性[3-5]。
　混沌系統是一種確定性系統，其運動(dòng)軌跡敏感地依賴(lài)于系統的初始狀態(tài)，即兩個(gè)相同的混沌系統從非常接近的初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一定的過(guò)渡時(shí)間之后，其運動(dòng)軌跡將變得完全不同。這和現實(shí)生活中的一些復雜系統所表現出來(lái)的特性非常相似，即確定性系統所表現出的隨機性。系統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，研究了很多的控制方法來(lái)消除混沌現象。例如混沌的自適應控制[6]、變結構控制[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(lái)，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(guān)點(diǎn)出發(fā)，設計出永磁同步電機的狀態(tài)觀(guān)測器，從而構造出非線(xiàn)性反饋控制器，實(shí)現永磁同步電機的控制。通過(guò)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性系統的零極點(diǎn)配置方法，便可以獲得期望的運行特性,而且避免了PID校正中由于參數不當而可能出現的混沌現象。
1 數學(xué)模型
　永磁同步電機的d-q模型廣泛地用于控制器設計。通過(guò)Park變換很容易將電機的交流變量轉換成直流變量，極大地方便了控制系統設計。永磁同步電機的d-q模型可以表示為：