基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

党选举， 彭慧敏， 姜 辉， 伍锡如

(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院， 广西 桂林 541004)

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)转子无磁性材料，耗能少，而且结构简单、效率高、调速范围广，因此被广泛应用于航空业、采矿业、家电等领域[1]。但是，SRM具有双凸极结构、非正弦供电、工作在磁饱和非线性区的特点，使SRM在运行时产生较大的转矩脉动[2]，限制了SRM在新能源汽车等特殊场合的应用。因此，SRM转矩脉动抑制的研究一直是国内外的热点。

总体上，SRM转矩脉动抑制的控制方法分为两大类。一类是通过控制SRM的磁链或者电流抑制转矩脉动的间接转矩控制[3-4]；另一类是通过控制SRM的瞬时合成转矩抑制转矩脉动的直接转矩控制[5-6]。然而，工作在磁饱和非线性区的SRM难以建立精确的数学模型，已有常规的控制方法不能有效地抑制SRM转矩脉动。模糊控制不需要被控对象的精确数学模型，实施简洁，易于控制，本质上是一种非线性控制，因此适合应用于SRM转矩脉动控制[7-9]。常用的二维模糊控制器实质上是变参数PD(Proportional Derivative)控制器，由于缺少积分项，系统通常存在静差。

针对二维模糊控制器的缺点，该文将分数阶积分与分数阶微分引入二维模糊控制器设计了一种模糊分数阶PID(Proportional, Integral and Derivative)转速外环控制器用于SRM直接瞬时转矩控制，提高SRM系统的控制性能。MATLAB/Simulink仿真结果表明：基于模糊分数阶PID的SRM直接瞬时转矩控制有效地减小了SRM的转矩脉动，且控制方案易于实现，具有良好的控制性能。

1 SRM直接瞬时转矩控制系统

SRM直接瞬时转矩控制系统采用双闭环控制结构，如图1所示。……