pmsm的哈密頓反饋耗散增益調(diào)度控制
裘君，趙光宙，齊冬蓮
浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州310027）
摘 要：針對(duì)水磁同步電機(jī)( pvsni)伺服系統(tǒng)的速度控制要求，基于哈密頓反饋耗散控制策略提出了增益調(diào)度永磁同步電機(jī)的速度控制方法，該方法從能量平衡的觀點(diǎn)，利用能量整形方法，給出了pmsm的速度控制器，并針對(duì)固定增益參數(shù)對(duì)于電機(jī)暫態(tài)性能控制的不足，基于系統(tǒng)實(shí)際值與期望穩(wěn)定值之間的偏差提出了混合增益控制方法來提高控制系統(tǒng)的速度跟蹤性能j提出的控制方法簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，減少了系統(tǒng)控制中參數(shù)數(shù)量，在保證系統(tǒng)具有漸近穩(wěn)定性能的同時(shí)，提高了系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性能一仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用該才法控制永磁同步電機(jī)較傳統(tǒng)增益控制參數(shù)恒定的方法可以使系統(tǒng)具有更好的控制性能關(guān)鍵詞：哈密頓反饋耗散控制；增益調(diào)度；永磁同步電機(jī)；能量整形
中圖分類號(hào)：tp 27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a
1引 言
哈密頓系統(tǒng)是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，被應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域中，例如網(wǎng)絡(luò)、化工、生態(tài)等：在廣義哈密頓開放無源系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展的耗散端口受控系統(tǒng)把能量耗散的概念引入哈密頓系統(tǒng)框架中。在科學(xué)和工程領(lǐng)域，通常認(rèn)為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是能量變換裝置，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)能量處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，因此可以通過能量整形的方法使得系統(tǒng)運(yùn)行在期望的平衡點(diǎn)，哈密頓反饋耗散控制方法就是這么一種能量整形方法。
自合矢量控制的坐標(biāo)變換，本文利用反饋耗散哈密頓控制方法，選擇合適的閉環(huán)系統(tǒng)hamilton函數(shù)作為系統(tǒng)的lyapunov函數(shù)，利用lyapunov穩(wěn)定性原理，以系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定為設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的速度解耦控制，簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并結(jié)合系統(tǒng)哈密頓函數(shù)，采用切換和插值混合拴制方法，對(duì)增益參數(shù)進(jìn)行增益調(diào)度混合控制，提高了系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性能。
2哈密頓反饋耗散理論描述
哈密頓控制方法的思想是通過控制使得系統(tǒng)的出入能量達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而使系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)期望的穩(wěn)定狀態(tài)。ortega. r對(duì)哈密頓控制方法做了總體的介紹，提出了哈密頓反饋耗散控制方法，利用哈密頓反饋耗散方法進(jìn)行了永磁同步電機(jī)速度控制的嘗試。
對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)：
式中，xer為狀態(tài)變量；f(x) e rn×n為結(jié)構(gòu)矩陣；日(x)為哈密頓函數(shù)。
如果結(jié)構(gòu)矩陣f(x)滿足：
則系統(tǒng)(1)為一個(gè)耗散哈密頓系統(tǒng)，其中，f(x)可以被分解為
式中，j(x)為一個(gè)反對(duì)稱矩陣，j (x)=-j(x)；r(x)為一個(gè)半正定對(duì)稱矩陣，r(x) =rt（x）≥o。
一個(gè)非線性系統(tǒng)：
式中，u為控制量；x∈rn；u∈rn；g（x）為滿秩矩陣。
如果可以設(shè)計(jì)反饋控制量u使得系統(tǒng)成為
且控制率u=φ(x)使得下式成立：
如果選取期望哈密頓函數(shù)h(x)為正定，那么形如：
的耗散哈密頓系統(tǒng)，有：
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