他励直流电动机精确线性化自适应控制
史晓阳
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海军装备部西安局 陕西 兴平
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摘要!基于他励直流电动机数学模型!研究了输出函数对于非线性控制器设计的影响" 通过选择 不同输出函数!应 用
精确线性化理论和极点配置方法!设计了转速状态反馈线性化控制器和输入输出反馈线性化控制器" 理论推导发现!
输入输出线性化控制器是全局稳定的!而状态反馈线性化控制器由于存在奇点!而不是全局能控的" 将两种控制器的
控制 效 果进行仿真对比!结 果表明!输入输 出 反 馈线性化控制器与状态 反 馈 线性化控制器相比!控制器结 构 简 单#动
态性能好#运行稳定" 在输入输出反馈线性化控制器的基础上!设计了输入输出反馈线性化控制器的自 适 应 控制器"
仿真结果表明!自适应控制器的抗系统参数变化干扰能力相比于输入输出反馈线性化控制器有明显提高"
关键词! 状态反馈$输入输出反馈$李亚普诺夫函数$奇点
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近年 来 # 非线性控 制 理论的 迅 速发展 使 得其在 系 统建
模和系统 控 制 中的应用成为可能$ 其中#反 馈 线性化的方法
引起 了学者的广泛关注#它的核心思想是把一个 非 线 性系统
代数的转化为一个!全 部或者部分"线 性 系 统#以便可以应 用
线性系统成熟的设计方法
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对非线性系统进行设计$ 这种方
法已经广 泛的应用到了开关变换 器 控 制
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#电 动 机 控制
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#水
利系统
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等领域$ 目前#反馈线 性 化 在控制领域的研究#大 多
是采 用 状 态 反 馈 线 性 化 的方 法以 实现 非 线 性 系 统 的 完 全 线
性化$ 但是状 态反 馈线性化需 要满足严格 的能 控性条件和 对
合条件#而且存 在 控 制器结构复杂#不 利 于工程实现等缺点$
从实 用 角 度来看#实现非 线 性 系统完全精确线性化并 不 比 部
分精确线性化更为理想
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本文基于他励直流电动机非线性 模 型 # 通过选择不同 的
输出函数#设计了 状 态 反馈线性化转速控制器 和 输 入输出反
馈线 性 化 转速控制器$ 通过理论推导和系统 仿 真 #比 较 了两
者的 控 制 器结构#稳定运 行 区 域#动态性能$ 结 果 表明#输 入
输 出 反 馈 线 性 化 控 制 器相 比于 状态 反 馈 控 制 器 具 有 更 好 的
控制性能#且控制器结构简单#更具有实用价值$ 在电动机运
行过 程 中 #电动机的负载 %励磁电阻和电枢电 阻 会 发 生 变化 #
这将 严 重 影响控制器的控制性能 #为了提高控制器抗 参 数变
化干扰的能 力 # 在输入输出反馈 线 性 化控制器的基 础 上#设
计了输入输出反馈线性化的自适应转速控制器$
!
他励直流电动机非线性模型
电动 机 控 制 的 目 标 是 控 制 电动 机 转 速 按 照 期 望 的 指 标
运行 $ 对于他励直流电动 机 非 线性系统#选取 电 机转动 角 速
度#电枢电流#励磁电流作为状态变量#即
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$ 选励磁
电压
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为控制量#即
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#系统状态方程
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可写为
电子设计工程
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第
..
卷
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第
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期
(9_0$
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年
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月
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收稿日期!
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稿件编号!
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作者简介!史晓阳%
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&'!男!河北隆尧人!硕士!助理工程师" 研究方向(电力电子与电机拖动"
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