Yaskawa CPCR-SF01B众所周知,融8孤功卞芡换器控制器与位置检测器为体,其性能的改善不能味地依靠优化3醒与功率变换器设计,而必须借助先进控制策略的手段从20世纪80年代3只河问世至今,在36河控制方面己涌现出大量先进整地对其予以综述的文献却颇少,现有的文献也仅以对3说的控制梭式作了报道+长涉及控制理论的应用。本文结合38俚目刂颇J剑,述比较了3洲的各种控制,力反映3山在控制策略方仙的研进展,限于篇幅,对备控制策略只作简要概括和必要的分析与评价23,添的控制模式8罐的町控参数为定子绕组叫玉开通角6断角,3的控制就是如合理改货这些控制参数以达到运行要求根据改变控制参数的不同方式,36河有3种控制模式,即角度位置控制AngularPosilion土控制,30,1加1称0其中,0是电压保持不变,迎过改变汗迎角和关断角调节电机转违适于电机较违似足付于每个由转速与转矩确定的运行点,开通角与关断角有多种组合。每种组合付应+同的性能。具体操作较复杂,且很难得到满意的性能,以般应用于电机低速区,是为限制电流超过功率开关元件和电机允许的最大电流而采取的方法。实际上是调节电压的有效利用值,与人类似,它也可以随转速负载要求调节开关角,是在固定的开关角条件下,通过调节绕组电压控制电机转违。它分直流侧作1斩波调乐相开关斩波调卡与无斩波调压而无斩波调压是通过调节整流电压以响应电机转速要求,在整个速度范围内只有个运行模式,即单脉冲方式3314的控制策略在Yaskawa CPCR-SF01B发展初期,及其功。字变换器简单经济可靠的优点使得360度风靡欧洲,传动界都试将其迅速商品化但当时3即的研究中国博士后科学基金资助。
尚处于开创阶段,它的结构理论运行理论设计方法等都不成熟,大多数研宄集中于36河与功率变换器的分析设十7,而,制屯略主要以线性模型为基础,结合传统,1或,控制器,简单地运用上述3种控制模式,比如采用前馈转矩或电流控制反馈转速控制14由此构建的5尺0系统难以获得理想的输出特性,不但转矩脉动大噪声大,而且系统鲁棒性差,其动静态性能无法勾直流传动相媲美,这严重地阻碍5出的商品化进槐其原眉主耍为,为度非线性系统,具有双凸极集中绕组的几何结构,为输出最大转矩而常运行于饱和状态,磁阻转矩是定子电流与转子位置的非线性函数,传统的线性控制方法难以满足动态较快的36河非线性变参数要求为改善系统性能,国内外学者对36河的控制策略进行了深入细致的研,3.1线性化控制考虑到51愤1为耦合非线性多变试系统,分几何方法应,15,对,实现了非线性状态反馈线性化拧制。很好地补偿了抓1的非线性特性,解耦了定子相电流在磁阻转矩产生中的影响,在机器人的轨迹跟踪中38河作为直接传动执行元件取得了优良性能,系统结构1.但是,系统的实现需要知道电机的所有参数,而且需要全状态转子位置转速加速度定子电流可测。
配函数,使换相期间的原导通相转矩线性减小,新导通相转矩线性,大,并应用非线性转矩控制补偿反电势与电感的非线性特性,从而使原非线性系统线性化,改善了系统性能,减小了转矩脉动。
能,但是单纯基于线性控制律的反馈线性化控制器不足以处理5,模型中的不确定性,在实现时系统性能很难被保为了增强系统的鲁棒性,文献17 18,又寸31速度跟踪应用,考虑到模型具有不确定性,晋于叩⑴胃第方法设计鲁棒的反馈线性化技制器,文献17内仿真纟果,文献8为其实现讪过虑系统模彻的不确定忭,虽使1;1系统的暂态稳态忡能及鲁棒性所改存。但是转矩脉动仍然较大,而且在额定负载下存在的速度误差131.1.0.。等人则将反馈线性化技术和奇异摄动技术应用于5抓1的控制1通过减小转,永动实现5仍的动态件能,似足这种方法使用的,8的降阶模型,而且它要求知道转矩4立置布流特性的先验知识,要求复杂的线性化和解耦变换电路LRenAinorTSI!M电动态及机械动态的全阶参数化作线性模甩,将非线性自适应反馈线性化控制应用于3相8晷2这种方法减小系统建校误差的於响,使用参数的在线,计避免预先测试。在位置控制的应用中显了系统的高性能,即转矩脉动大人减小。具有强的抑制,1扰能力。而阡无需测景电机的加速度,无需先验知识,实现容易。但是,它使用的模型忽略了磁饱和效应,这虽然简化了磁链电感与相电流间的关系,可同时又带来了不小的误差。3.,人。竹,研究了低速尚转矩运行模式下SRM的非线性自适应控制2结合B样条基函数与而如1正弦基函数,建立了38河电磁转矩。转子位置及相屯流间的动态模型,基于该模型设计了自适应反馈线性化控制器,实现了位置轨迹的渐近跟踪,缺点是大量参数导致瞬态性能差3.2变结构控制,刀年,首次将变结构控制应用干51由,通过将转矩脉动看作千扰,将非线性看作增益偏差,无需电机的先验特性即可克服5,中的1.系统结构2所与传统控制厂的1相比,变结构控制5仙的性能被改,转矩脉动大大减小,系统对参数变化及干扰不敏感,控制策略界易实现但是它以8山工作于81冰1磁特性线性前提。忽略磁饱和及相叫费合的影响=151;也。1尽则应宵1流侧电流反馈设计了近似的滑模功率控制作为系统内环,同时以带有前馈与积分补偿的滑模速度控制为速度外环,将变结构控制理论应用抓13,构成鲁棒的38认取得了好的结果3.3智能控制由于智能控制在数7木质上属于非线性拧制,且具有很强的自学习自适应能力,所以智能控制在8的应用取得了优以的结果2+在控制5,的应用中,智能控制主要被用于学习5,屯流波形,以适的电流内环,从而实现3呢的高性能控制。3即为模糊控制应用于3只0文献24的很好例,它以转矩脉动最小为目标,采用了自适应模糊逻辑控制策略。
控制器以位置为输入相电流为输出,通过实时修改土属数仲各相在最适合的电动1域导通,即使位置检测有误,控制器也将使模糊集合移向适合的电动区,模糊参数的初值被随机选取,在运行过枵通过适应实观,优,拉制器+依赖于电机子反馈误差几化强的忾棒性。转,在最火正转矩产生区域产生,加了转矩密度避免了高电流峰值,电机转矩脉动很小。
8,自适应模糊转矩控制系统3.4非线性系统的内模控制于4相5晷转矩控制系统,其原理结构4系统卞要山4部分组成实际的1旧电机及其功率变换器36河电机模型滤波器及非线性内模控制器3只对象输出转子位置3及相电流耒从而求出实际的电磁转矩7及实际转速而转,位迓。转迪均被直接反馈给3腹模型及非线性内模控制器3呢模型与实际的3醒电机并列运行,它输出电磁转矩。相吧流叫祀电流吖接反馈给非线性内模控制器。实际电机产生的电磁转4,与模型输出的对应量相减,其误差作为反馈信号。滤波器由两个并行的阶系统组成,其输分别为对象祺型的电磁转矩误差及对象4莫型给非线性内模控制器非线件内梭控制器根据给定转矩穴,结合各反馈量,应用相应的控制律,给出各种运动状态的相电卡,1及。1产,州与由换相策略确定=由于内模控制结构的因素,系统对模型要求低,无需积分器即能消除稳态误差,确保被控对象输出收敛于给定值。而且非线性系统的内模控制有机地结合了非线性反馈线性化技术的简单性与内模控制结构的鲁棒性统不但对模型失配参数变化及各种不确定性干扰具有强鲁棒性,消除不确定性的影响,而且能够很好地补偿被控对象转,泳动小,鲁榨性强,无静差,几有,动态特性,而且实现容易。
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