无刷直流电机的模型预测与反演控制

谭天乐，尹俊雄，周恒杰，郑翰清

（1.上海航天控制技术研究所，上海 201109；2.上海市空间智能控制技术重点实验室，上海 201109）

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无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDCM）因结构简单、运行高效可靠、便于控制而得到广泛应用。转台、数控机床、机器人等在各种负载工况和任务下的高精度、敏捷控制一直是国内外研究和应用中的关注热点。

关于无刷直流电机的控制方法，因为比例积分微分（Proportional Integral Derivative，PID）控制方法成熟、形式简单，所以工程中应用较多，并从控制精度、控制稳定度、控制快速性以及抗干扰能力等方面结合其他控制方法以提升性能。模糊控制［1-3］按照模糊规则调整参数，计算控制量，根据转速误差及其变化率设计模糊律，在线实时调节比例积分（Proportional Integral，PI）参数，具有较好的鲁棒性和动态稳态性，但通常需要先验知识和经验。鲁棒控制［4-6］根据参数的不确定性及干扰的摄动范围设计控制系统，适用于具有模型不确定和外部干扰摄动的情况。文献［5］运用线性矩阵不等式理论设计的H∞模糊控制器，使非线性系统对扰动具有较好的鲁棒性，但实时计算量大，不利于工程实现。自抗扰控制［7-9］不依赖于模型，算法简单、超调低，收敛快且精度高，鲁棒性较强，但需整定的参数较多。滑模变结构控制［10］可以在线调节以应对转动惯量和摩擦力的不确定性，对系统参数变化及外部扰动不敏感，具有较强的鲁棒性与自适应性，可以实现较好的动态控制效果，但存在抖振现象，需要采用高阶滑模［11］、自适应趋近律［12-13］等方法削弱抖振。……