基于混沌同步的永磁同步電機控制

近年來，隨著大功率電子器件的快速發展，永磁同步電機由于其高效性和良好的動態特性，在機器人、航空航天領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性系統一樣表現出多個穩態工作點，在一定條件下，可能出現極限環甚至混沌。所以研究永磁同步電機系統在穩態工作點附近的特性是近來研究的熱點。大量的文獻表明，永磁同步電機在動態特性上與混沌Lorenz系統具有相似性[3-5]。
　混沌系統是一種確定性系統，其運動軌跡敏感地依賴于系統的初始狀態，即兩個相同的混沌系統從非常接近的初始狀態出發，經過一定的過渡時間之后，其運動軌跡將變得完全不同。這和現實生活中的一些復雜系統所表現出來的特性非常相似，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]發表以來，混沌同步的研究也取得了巨大的發展。
　本文正是由混沌同步的觀點出發，設計出永磁同步電機的狀態觀測器，從而構造出非線性反饋控制器，實現永磁同步電機的控制。通過簡單的線性系統的零極點配置方法，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：