基于混沌同步的永磁同步电机控制

近年来，随着大功率电子器件的快速发展，永磁同步电机由于其高效性和良好的动态特性，在机器人、航空航天领域都得到了广泛的应用[1]。但是由于其高速和弱磁区域控制受到较高的门限电压限制[2]，大大限制了其应用。研究表明，永磁同步电机系统像很多非线性系统一样表现出多个稳态工作点，在一定条件下，可能出现极限环甚至混沌。所以研究永磁同步电机系统在稳态工作点附近的特性是近来研究的热点。大量的文献表明，永磁同步电机在动态特性上与混沌Lorenz系统具有相似性[3-5]。
　混沌系统是一种确定性系统，其运动轨迹敏感地依赖于系统的初始状态，即两个相同的混沌系统从非常接近的初始状态出发，经过一定的过渡时间之后，其运动轨迹将变得完全不同。这和现实生活中的一些复杂系统所表现出来的特性非常相似，即确定性系统所表现出的随机性。系统的混沌特性在很多情况下是人们不希望的，所以针对这些系统，研究了很多的控制方法来消除混沌现象。例如混沌的自适应控制[6]、变结构控制[7]、反馈控制等[8]。此外在混沌同步方面自从Pecora和Carroll的文章(即P-C同步法)[9]发表以来，混沌同步的研究也取得了巨大的发展。
　本文正是由混沌同步的观点出发，设计出永磁同步电机的状态观测器，从而构造出非线性反馈控制器，实现永磁同步电机的控制。通过简单的线性系统的零极点配置方法，便可以获得期望的运行特性,而且避免了PID校正中由于参数不当而可能出现的混沌现象。
1 数学模型
　永磁同步电机的d-q模型广泛地用于控制器设计。通过Park变换很容易将电机的交流变量转换成直流变量，极大地方便了控制系统设计。永磁同步电机的d-q模型可以表示为：