永磁同步电动机的哈密顿最优控制系统

徐建英，谷伟志，吴 婷

(辽宁科技大学，鞍山 114051)



永磁同步电动机的哈密顿最优控制系统

徐建英，谷伟志，吴 婷

(辽宁科技大学，鞍山 114051)

针对内埋式永磁同步电动机数学模型的非线性，基于非线性系统正交分解的端口受控哈密顿模型，采用能量成型与无源性的控制方法，设计了内埋式永磁同步电动机调速系统的控制器，并证明了该系统的稳定性。将速度控制问题转化为带阻尼系数的一阶微分方程求解问题，给出了阻尼系数的求取方法。进而提出了同时考虑逆变器电压约束和最大转矩/电流比控制的优化方法，为哈密顿控制器提供了期望平衡点。仿真结果表明该调速系统具有良好的控制性能。

非线性模型；端口受控哈密顿模型；逆变器约束；最优化

0 引 言

内埋式永磁同步电动机(以下简称IPMSM)近年来获得了广泛的应用，由于IPMSM的逆凸极性，其数学模型具有非线性、强耦合特点，因而诸多非线性控制方法[1-5]被应用于IPMSM的转速控制系统，如微分几何法、逆系统法、非线性自适应法等，这些方法多采用线性化拟合技术，在弱磁控制方面研究较少。

文献[1-2]提出了基于互联阻尼配置方法(interconnection and damping assignment passivity based control，IDA-PBC)的哈密顿控制器，从能量的角度对永磁同步电动机建立端口受控哈密顿结构模型，(port-controlled Hamiltonian，PCH)，通过加入反馈函数，构造可作为Lyapunov的能量存储函数，设计控制器，在中低速范围内有良好的调速性能。文献[3]提出了由哈密顿雅可比方程式设计的无源控制器，采用这种方法可以更加简便地设计控制器，对阻尼系数合理设置后，具有良好的调速性能。……