一种基于干扰观测器的永磁同步电机线性化反馈控制

朱 鹏，陈施华，张 杰，游新望

(中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

永磁同步电机具有高效、高功率密度、高可靠性的优点[1]，广泛用于交流伺服控制系统中。针对永磁同步电机的跟踪控制，由于系统存在的非线性和外界干扰，传统控制具有一定的局限性，并且不能克服外界的干扰。[2]所以，针对永磁同步电机控制存在的问题，许多学者根据现代控制理论提出反步控制、滑模控制以及预测控制[3]等等。

本文提出的一种基于干扰观测器的线性化反馈控制，考虑到外界干扰的影响，在电机的数学模型中引入干扰项作为模型补偿。为了准确估计干扰项，设计了干扰观测器来实时估计干扰值。电机的控制策略采用线性化反馈的方法来实现，将系统的输出量与控制量构造线性微分的关系，然后利用线性控制方法构造控制器。

1 电机数学模型

根据永磁同步电机的工作原理，建立永磁同步电机在两相旋转dq坐标系下的数学模型，主要包括电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。

(1) 电压方程

式中，uq、ud、iq、id、Lq、Ld分别为定子电压、电流和电感在q轴和d轴上的分量；Rs为定子绕组的电阻，ωr为转子的电角度，ψ为转子磁链。

(2) 磁链方程

式中，ψq、ψd分别为定子磁链在q轴和d轴上的分量。

(3) 转矩方程

(4) 运动方程

式中，ωm=ωr/np为电机机械角速度，J为转动惯量，B为粘性摩擦系数，Tl为负载转矩，np为极对数。

综合上述方程可得到永磁电机在旋转dq坐标系的数学模型为

对于表贴式永磁同步电机有L=Ld=Lq，采……