基于混沌同步的永磁同步電機控制

2 控制器設計
　　線(xiàn)性控制器尤其比例積分(PI)控制器在永磁同步電機速度控制中通常是首選的設計方案。簡(jiǎn)單地表述為雙閉環(huán)控制系統：內環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)為速度環(huán)。這里就以比例調節器為例，說(shuō)明傳統的線(xiàn)性調節器在永磁同步電機控制應用中的弊端。記Iqr和Idr分別為q軸和d軸的指令電流，而實(shí)際中Idr=0可以很容易得到保證[4]，則采用比例調節器的d-q電壓為:

為了得到不受驅動(dòng)的Lorenz系統,可以使外部轉矩TL=0，以及指令電流Iqr=0?？梢缘玫饺缦碌哪Ｐ?

將(7)式代入(11)式，通過(guò)計算可以得到Lorenz系統族的Lyapunov指數集與反饋增益Kp的關(guān)系，如圖2所示。圖中計算所采用的方法同樣是Wolf法，只不過(guò)此時(shí)Lyapunov指數集的計算與反饋增益Kp息息相關(guān)。
從圖2可以看出永磁同步電機在較小的反饋增益 Kp(Kp86)下能夠保持穩定，隨著(zhù)Kp的增加，混沌化逐漸加劇。在控制系統設計時(shí)，一方面為了保證系統的響應速度，必須有較大的反饋增益；而另一方面，大的反饋增益又容易使系統混沌化。對于PI調節器，也有同樣的結果。受非線(xiàn)性反饋的啟發(fā)[14]，可以引入如下的反饋:

　　通過(guò)簡(jiǎn)單的零極點(diǎn)配置方法，閉環(huán)系統就能得到期望的性能。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，實(shí)際系統中某些變量是不能直接測量的，例如現在研究的同步電機無(wú)位置傳感器控制就是只能測量電機的角速度?棕。為此，可以構造基于混沌同步的狀態(tài)觀(guān)測器，估計出其他變量，從而可以實(shí)現控制。其結構框圖如圖3所示。也就是說(shuō)，通過(guò)構造與永磁同步電機相關(guān)的同步子系統，將控制所需的電機狀態(tài)變量用通過(guò)同步后的子系統變量代替，從而形成閉環(huán)控制。