第45卷第1期 中南大学学报(自然科学版) Vol.45 No.1
2014年1月 JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology) Jan.2014
PMSM混沌系统的自适应反步控制
陈宁,熊丝琦,刘波,桂卫华
(中南大学 信息科学与工程学院,湖南 长沙,410083)
摘要:基于永磁同步电机的混沌模型,当系统中含有不确定性参数时,设计一种自适应反步控制器,使系统从混
沌状态中恢复过来,渐进跟踪期望速度并保持稳定。首先,对给定的期望转速和期望直轴电流,构造误差系统,
用反步法设计子系统的控制器,在每个子系统中构造 Lyapunov 函数和虚拟控制量,获得使系统渐进稳定的期望
的交轴电流的期望值。然后,当永磁同步电机混沌系统中的 2 个未知参数负载转矩和永磁磁通变化时,根据
Lyapunov 稳定性原理,用反步法设计出负载转矩和永磁磁通的自适应控制器,实现永磁同步电机混沌系统对速度
的跟踪以及参数的一致收敛。数值仿真结果表明:所设计的自适应控制器是有效的,能使受控系统从混沌状态变
成可控状态,并快速的跟踪期望速度,同时未知参数的估计值收敛达到了实际值。
关键词:永磁同步电机;混沌;反步法;自适应律
中图分类号:TM301.2 文献标志码:A 文章编号:1672−7207(2014)01−0099−06
Adaptivebacksteppingcontrolofpermanentmagnet
synchronousmotorchaoticsystem
CHENNing,XIONGSiqi,LIU Bo,GUI Weihua
(SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha 410083,China)
Abstract: A newtype of adaptive backsteppingcontrollerwas designed forthepermanentmagnet synchronous motor
chaoticmodelwithuncertainparameterswhenthesystemwasinachaoticstate,allowingthesystemtorecoverfromthe
chaos, keepasymptotictracking ofthe desired speed andbestable. First,fora given expectedspeedanda direct axis
current, error system was constructed. The controller of each subsystem was designed by backstepping method. The
Lyapunovfunctionandvirtualcontrolquantity wasstructuredtoobtaintheexpectedquadratureaxiscurrentwhichmade
PMSMsystem asymptotically stableineachsubsystem.Then,whenloadtorque was unknown andpermanentmagnet
fluxchanged inthePMSMchaossystem,theloadtorque, andpermanentmagnetfluxadaptivecontrollawwere designed
by Lyapunov stability theorem. Next, the adaptive controller of unknown PMSM system was obtained to realize the
asymptotic tracking of the speed reference and keep the uniform convergent to unknown parameters. Numerical
simulation results show that the adaptive controllerisvalid.Thecontrolledsystem can quickly trackthe desired speed
andkeepitstable,andestimationofunknownparameter has achievedthepracticalvalue.
Keywords: permanentmagnetsynchronousmotor;chaos;backstepping;adaptivelaw
永磁同步电动机(PMSM)在一定条件下将呈现出
混沌特性, 主要表现为转矩和转速的间歇振荡、控制
性能的不稳定、系统不规则的电流噪声等
[1−2]
。这对于
永磁同步电动机稳定运行极为不利,甚至将引入整个
收稿日期:2012−12−16;修回日期:2013−03−08
基金项目:国家 自 然 科 学 基金资助 项 目 (61074001);广东 省省部产学研结 合专项资金资助项 目 (2011A090200097); 湖 南 省科技计 划 项 目
(2013GK3009)
通信作者:陈宁(1970−),女,湖南长沙人,教授,博士生导师,从事关联系统分散控制、电机驱动控制系统研究;电话:13875915950;Email:
ningchen@csu.edu.cn