永磁同步電機非線性狀態(tài)反饋控制研究分析機械制造專業(yè)

摘要永磁同步電機（PMSM）是一個多變量、強耦合、非線性的系統(tǒng)。本論文是以永磁同步電機為爭辯對象，爭辯非線性反饋把握方法在永磁同步電機上的應(yīng)用。首先確定了爭辯永磁同步電機的非線性狀態(tài)把握方法的總體設(shè)計方案，為進一步的去爭辯系統(tǒng)明確了方向；其次基于Matlab/Simulink建立永磁同步電機的仿真模型并了解其把握原理,生疏它具體是如何工作的；然后設(shè)計了非線性反饋把握算法，確定被控量通過非線性狀態(tài)反饋和非線性坐標(biāo)的變換，將一個非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性系統(tǒng)；最終基于Matlab/Simulink對永磁同步電機非線性反饋把握系統(tǒng)進行仿真并得出結(jié)論。仿真的結(jié)果表明系統(tǒng)對參數(shù)的變化具有很強的敏感性。這也是我們今后有待于連續(xù)爭辯的方向。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；非線性反饋把握；仿真ABSTRACTPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isamulti-variableandstrong-coupled,non-linearsystems.Thispaperisforpermanentmagnetsynchronousmotortostudytheresearchonapplicationoffeedbackcontrolmethodinpermanentmagnetsynchronousmotor.First,weidentifiedstudyonNonlinearcontrolmethodofpermanentmagnetsynchronousmotor'soveralldesign,andfurthertostudythesystemdirectionclearly;Second,modelofthepermanentmagnetsynchronousmotorbasedonMatlab/Simulinksimulationandlearneditscontroltheory,andfamiliarwithhowitworks;Thenthenonlinearfeedbackcontrolalgorithm,determiningtheamountchargedbynonlinearStatefeedbackandnon-linearcoordinatetransformation,willbetransformedintoanonlinearsystemoflinearsystems;FinallynonlinearfeedbackcontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotorbasedontheMatlab/Simulinksimulationanddrawconclusions.Thesimulationresultsshowthatthesystemhasastrongsensitivitytoparametervariations.Thisisthedirectionweneedtobecontinuedinthefuture.Keywords:Permanentmagnetsynchronousmotor;Nonlinearfeedbackcontrol;Simulation目錄第一章緒論 11.1課題背景及爭辯意義 11.1.1爭辯課題的提出 11.1.2永磁同步電機與其他電機的比較 21.2永磁同步電機系統(tǒng)的國內(nèi)外爭辯概括 31.3本文主要內(nèi)容及爭辯工作 5其次章永磁同步電機數(shù)學(xué)模型 62.1引言 62.2永磁同步電機（PMSM）的數(shù)學(xué)模型 62.3坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換 92.3.1三相靜止坐標(biāo)系與兩相靜止坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 92.3.2兩相靜止坐標(biāo)系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 112.4本章小結(jié) 13第三章反饋線性化的把握方法 143.1引言 143.2非線性化把握系統(tǒng) 143.3反饋線性化技術(shù) 153.2.1相關(guān)數(shù)學(xué)學(xué)問 153.2.2反饋線性化的基本理論 153.3本章小結(jié) 17第四章永磁同步電機把握系統(tǒng)的設(shè)計 184.1概述 184.2永磁同步電機反饋線性化把握設(shè)計 184.3系統(tǒng)的整體設(shè)計 204.4本章小結(jié) 22第五章仿真 235.1Matlab/Simulink 235.1.1PMSM本體模塊 235.1.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊 245.1.3反饋線性化模塊 265.2參數(shù)的設(shè)定 275.3仿真結(jié)果分析 275.4本章小結(jié) 29第六章結(jié)論 306.1論文總結(jié) 306.2自我感想 30致謝 32參考文獻 33附錄 35第一章緒論1.1課題背景及爭辯意義1.1.1爭辯課題的提出自從前人創(chuàng)造電機以來，已經(jīng)經(jīng)受了100多年的歷史，經(jīng)過了這么多年的進展加上電機在把握技術(shù)方面已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。在人類進展和社會進步的歷史長河中，電機對社會進展和人民生活水平的提高起到了巨大的推動作用，扮演了重要角色，并且已經(jīng)成為社會生產(chǎn)生活中不行缺少的重要工具，成為生產(chǎn)生活中重要的動力來源，在現(xiàn)代的工業(yè)和農(nóng)業(yè)甚至航天事業(yè)中都有舉足輕重的作用，為此我們需要更近一步的去了解它[1]。永磁同步電機具有很多的特點，比如它的結(jié)構(gòu)相對其它電機而言比較簡潔；在它工作時，工作效率高，功率密度高而且轉(zhuǎn)動慣量較?。挥捎谒捏w積比較小又結(jié)構(gòu)簡潔所以它易于散熱，維護保養(yǎng)起來比較簡潔等，特殊是現(xiàn)代伴隨著電力電子技術(shù)、電機把握等理論的不斷進展，現(xiàn)在人們開頭進一步關(guān)注永磁同步電機的把握，并且開頭漸漸推廣和應(yīng)用。實際上，人類開頭進行永磁體制造電機已經(jīng)經(jīng)過了比較久的一段時間了，在世界上誕生的第一臺電機就是我們在這里所敘述的永磁電機，但是在早期階段永磁材料的進展比較慢，磁性比較差不能更好的應(yīng)用于電動機，比如它會導(dǎo)致電機在工作的過程中會隨著負載的不斷變化使電機的特性發(fā)生很大的變動，最終導(dǎo)致電機的特性越來越差，大大的限制了永磁同步電機的進展和運用。近幾十年來，隨著各種高性能永磁材料不斷的消滅，特殊是在上世紀的八十年月初期，人類成功的研制出了第三代稀土永磁材料釹鐵硼（Nd-Fe-B）[2]，它的價格廉價、性能比之前的要好很多，從而有力地推動著永磁電機及其把握系統(tǒng)更進一步的進展?，F(xiàn)如今，消滅了很多性能優(yōu)越的新型永磁材料，而且價格更加的低廉，能夠更好地應(yīng)用于中小功率把握系統(tǒng)中去，工作中具有精度高，牢靠性相當(dāng)強的優(yōu)勢。因此，永磁電機受到了很多爭辯者們的觀賞和青睞，還在更多的領(lǐng)域去進一步的推廣，特殊是在進展航天航空和機器人方面。并且在人們的生活中經(jīng)常會遇見，已經(jīng)起到了舉足輕重的效果。1.1.2永磁同步電機與其他電機的比較[3]永磁同步電機定子繞組中不需要勵磁電流，這就和其他電機產(chǎn)生了不同之處。它的定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間沒有相對運動，轉(zhuǎn)子中也不存在滑差損耗，在與感應(yīng)電動機比較的過程中，我們可以看出：永磁同步電機的轉(zhuǎn)子上沒有損耗，所以在工作時具有更高的工作效率，又體積比較小，能夠更好地節(jié)省空間和材料；在感應(yīng)電動機中，要考慮到轉(zhuǎn)子電流相對于勵磁磁通產(chǎn)生的磁通始終在變化著，并且和定子之間的磁場不正交，因此，對感應(yīng)電動機進行矢量把握就比較簡單了。在永磁同步電機的矢量把握中，由于勵磁磁場和電樞的電流相位之間的關(guān)系始終保持全都，相對簡潔把握些。顯而易見，我們可以發(fā)覺永磁同步電機總體比較好。正弦波永磁同步電機（PMSM）與無刷直流電動機（BDCM）進行比較，BDCM的把握簡潔，成本也比較低，但是在原理上它的轉(zhuǎn)矩脈沖和鐵芯的損耗大，很大程度上限制了無刷直流電機在高要求的驅(qū)動場合中應(yīng)用。PMSM的性能更為優(yōu)越，特殊是在低速或者直接驅(qū)動的狀況下運行。更進一步的提高了PMSM的地位，得以進展到一個新的高度，漸漸成為當(dāng)今社會電力傳動系統(tǒng)的主流。永磁同步電動機與直流電動機相比較，在結(jié)構(gòu)上沒有換向器和電刷，使得其結(jié)構(gòu)更加的簡潔，能夠適應(yīng)更廣的環(huán)境范圍，運行牢靠性強，可以接受高電壓把握，能夠很快的響應(yīng)，易實現(xiàn)大容量的電力傳動系統(tǒng)。表1.1中對比了永磁同步電動機、永磁直流電動機以及三相異步電動機的主要特征和性能。表1.2電動機主要性能和特性對比對比項目永磁同步電動機永磁直流電動機三相異步電動機價格7.5kW以下的電機價格是同容量標(biāo)準異步電動機的4-6倍廉價功率密度>133W/kg>115W/kg100W/kg轉(zhuǎn)矩/慣量>4.2*103rad/s2<2*103rad/s2驅(qū)動電流波形正弦波或方波直流正弦波耐環(huán)境性好不好好是否可以高速旋轉(zhuǎn)視轉(zhuǎn)子永久磁鐵固定方法的不同而不同因整流子、電刷限制，速度不行以很高受軸承限制是否存在退磁現(xiàn)象存在存在不存在影響壽命的因素軸承電刷軸承制動停止時可接受發(fā)電制動停止時可接受發(fā)電制動停止時不行接受發(fā)電制動，需要直流勵磁后才能進行發(fā)電制動是否需要磁極位置傳感器需要不需要不需要優(yōu)點體積小，重量輕，大轉(zhuǎn)矩輸出，無須維護，高功率密度，把握裝置結(jié)構(gòu)較簡潔只用電壓把握，把握簡潔，具有高功率密度，小容量系統(tǒng)廉價可高速運行，大轉(zhuǎn)矩輸出，不需要維護，高速時可恒功率輸出，結(jié)構(gòu)牢固，耐環(huán)境強缺點把握比直流電動機簡單，電動機與伺服裝置一一對應(yīng)，有退磁問題因有整流子，高速大轉(zhuǎn)矩不行，需經(jīng)常維護，整流子端電壓不行太高，永久磁鐵有退磁問題把握比較簡單，容量小時效率低，停電時需要設(shè)法保持制動，有溫度特性變化問題1.2永磁同步電機系統(tǒng)的國內(nèi)外爭辯概況早期對永磁同步電機的爭辯主要為固定頻率供電的永磁同步電機運行特性的爭辯，特殊是穩(wěn)態(tài)特性和直接起動性能的爭辯。永磁同步電動機的直接起動是依靠阻尼繞組供應(yīng)的異步轉(zhuǎn)矩將電機加速到接近同步轉(zhuǎn)速，然后由磁阻轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)矩將電機牽入同步。V.B.Honsinger和M.A.Rahman等人在這方面做了大量的爭辯工作。上個世紀八十年月國外開頭對逆變器供電的永磁同步電動機進行深化的爭辯。逆變器供電的永磁同步電機與直接起動的永磁同步電機的結(jié)構(gòu)基本相同，但在大多數(shù)狀況下無阻尼繞組。阻尼繞組有以下特點：第一，阻尼繞組產(chǎn)生熱量，使永磁材料溫度上升；其次，阻尼繞組增大轉(zhuǎn)動慣量、使電機力矩慣量比下降；第三，阻尼繞組的齒槽使電機脈動力矩增大。在逆變器供電狀況下，永磁同步電機的原有特性將會受到影響，其穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)特性與恒定頻率下的永磁同步電機相比有不同的特點。1980年后發(fā)表了大量的論文爭辯永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性。A.V.Gumaste等爭辯了電壓型逆變器供電的永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)特性及電流型逆變器供電的永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)特性。隨著對永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)性能要求的不斷提高，需要設(shè)計出高效率、高力矩慣量比、高能量密度的永磁同步電機，G.R.Slemon等人針對調(diào)速系統(tǒng)快速動態(tài)性能和高效率的要求，提出了現(xiàn)代永磁同步電機的設(shè)計方法。隨著微型計算機技術(shù)的進展，永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)的全數(shù)字把握也取得了很大的進展。D.Naunin等研制了一種永磁同步電動機適量把握系統(tǒng)，接受了十六位單片機8097作為把握計算機，實現(xiàn)了高精度、高動態(tài)響應(yīng)的全數(shù)字把握。八十年月末，九十年月初B.K.Bose等發(fā)表了大量關(guān)于永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)全數(shù)字把握的論文。永磁同步電動機矢量把握系統(tǒng)轉(zhuǎn)速把握器大多接受比例積分（PI）把握。PI把握器具有結(jié)構(gòu)簡潔，性能良好，對被把握對象參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點。1991年，R.B.Sepe首次在轉(zhuǎn)速把握器中接受自校正把握。早期自適應(yīng)把握主要應(yīng)用于直流電機調(diào)束系統(tǒng)。國立臺灣高校劉天華等首次將魯棒把握理論應(yīng)用于永磁同步電動機伺服驅(qū)動。電機在運行過程中，模型和參數(shù)是不斷變化的，參數(shù)和模型的變化將引起把握系統(tǒng)性能的降低?，F(xiàn)代把握理論中的各種魯棒把握技術(shù)能夠使把握系統(tǒng)在模型和參數(shù)變化時愛護良好的把握性能。因此，將各種魯棒把握技術(shù)運用于電機調(diào)速領(lǐng)域，可以大大提高調(diào)速系統(tǒng)的性能。在這方面，運用的較為成功的把握技術(shù)主要有：自適應(yīng)把握、變結(jié)構(gòu)把握、參數(shù)辨識技術(shù)等。自適應(yīng)把握技術(shù)能夠發(fā)送把握對象和運行條件發(fā)生變化時把握系統(tǒng)的性能，N.Matsui，J.H.Lang等人將自適應(yīng)把握技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)。仿真和試驗結(jié)果表明，自適應(yīng)把握技術(shù)能夠使調(diào)速系統(tǒng)在電機參數(shù)發(fā)生變化時保持良好的性能?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)把握由于其特殊的“切換”把握方式與電機調(diào)速系統(tǒng)中逆變器的“開關(guān)”模式相像，并且具有良好的魯棒把握特性，因此，在電機把握領(lǐng)域有寬敞的應(yīng)用前景。通過對電機參數(shù)變化進行在線辨識，并運用辨識的參數(shù)對調(diào)速系統(tǒng)進行把握，也能夠提高把握系統(tǒng)的魯棒性。隨著人工智能技術(shù)的進展，智能把握已成為現(xiàn)代把握領(lǐng)域中的一個重要分支，電氣傳動把握系統(tǒng)中運用智能把握技術(shù)也已成為目前電氣傳動把握的主要進展方向，并且將帶來電氣傳動技術(shù)的新紀元。目前，實現(xiàn)智能把握的有效途徑有三條：基于人工智能的專家系統(tǒng)（ExpertSystem）；基于模糊集合理論（FuzzyLogic）的模糊把握；基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificia1NeuraNetwork）的神經(jīng)把握。B.K.Bose等人從八十年月后期始終致力于人工智能技術(shù)在電氣傳動領(lǐng)域的應(yīng)用，并取得了可喜的爭辯成果。1.3本文主要內(nèi)容及爭辯工作本畢業(yè)設(shè)計是以永磁同步電機為爭辯對象的，以下內(nèi)容是本人對全文主要爭辯內(nèi)容及爭辯工作所做的簡潔概括：第一章：本文的緒論，簡潔介紹了本文的爭辯背景及其爭辯的意義，即永磁同步電機的進展?fàn)顩r及和其他電機之間的對比，也介紹了永磁同步電機相關(guān)的國內(nèi)外爭辯進展?fàn)顩r，是文章的開題，為爭辯工作明確了肯定的意義。其次章：課題的主體，包含永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的介紹及其相關(guān)狀態(tài)方程的介紹，另外還有涉及相關(guān)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，在這部分運用數(shù)學(xué)學(xué)問進行了具體的公式推導(dǎo)，并得出了相關(guān)的等式，了解了永磁同步電機的工作原理，在它工作時我們觀看的是它轉(zhuǎn)子的速度和位置，而轉(zhuǎn)子磁場是建立在靜止磁場上面的，這就要求我們的爭辯需進行很多的坐標(biāo)變化。第三章：主要介紹了有關(guān)非線性化的進展及相關(guān)理論概念，具體參考了前人所爭辯的李微分和相對階的概念，為反饋線性化把握的設(shè)計供應(yīng)了理論的基礎(chǔ)，是下一章節(jié)的鋪墊。第四章：明確了永磁同步電機的非線性反饋把握的設(shè)計方法，具體主要在方法的推導(dǎo)上作了具體的說明，利用極點配置的概念，重新定義一個新的輸出狀態(tài)變量，為下面的爭辯供應(yīng)了契機。在此之后我們又繪制出了系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖，并作了一些具體的說明，使得全部的工作將圍繞這個結(jié)夠來設(shè)計，是整個系統(tǒng)的框架。第五章:本章簡潔介紹了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的變換模型，具體在Matlab中是一個怎么樣的構(gòu)造和其次章的轉(zhuǎn)換公式相結(jié)合從而得到了我們所想要的模塊，并進行了參數(shù)的設(shè)定，通過自己的不斷調(diào)整和仿真最終得出了仿真的結(jié)果，并依據(jù)所得出的結(jié)果進行進一步的分析和探討，作了些總結(jié)。第六章：本文的結(jié)尾，對全文作了總結(jié)，并就一些遇到的問題作了一些說明，最終還表達了個人的設(shè)計感想。其次章永磁同步電機數(shù)學(xué)模型2.1引言近些年以來，用作制造永磁體的材料在性能方面得到了不斷的提高和快速進步，再加上人們對電機的爭辯開發(fā)愈來愈成熟完善，使得永磁同步電機在人類生產(chǎn)和進展中的使用愈來愈廣泛。因此永磁同步電機的進展史為本文的爭辯供應(yīng)了明確的意義。我們?yōu)榱烁M一步的去爭辯永磁同步電機，在本章節(jié)中作了進一步的探討，主要是爭辯它的數(shù)學(xué)模型。由于被控對象的狀態(tài)方程的得出才構(gòu)成了現(xiàn)代把握理論，所以，為了精確?????的構(gòu)建永磁同步電機模型我們需要求出其狀態(tài)方程。也是本文的重點。2.2永磁同步電機（PMSM）的學(xué)模型[4]在永磁同步電機的定子上面裝有A、B、C三相對稱繞組，它們兩兩之間相差120°的電角度，電機的轉(zhuǎn)子上面則利用的是永久磁鋼（有些電機轉(zhuǎn)子上還裝有阻尼繞組），其定子和轉(zhuǎn)子之間是通過氣隙磁場相耦合的。由于電機的定子與轉(zhuǎn)子之間存在著相對的運動，定子和轉(zhuǎn)子之間的位置關(guān)系是隨時間變化的，因此，定子和轉(zhuǎn)子上各參量的電磁耦合關(guān)系格外簡單，無法精確?????地分析同步電機定轉(zhuǎn)子各參量的變化規(guī)律，給永磁同步電機的分析與把握帶來了諸多困難。為了簡化對永磁同步電機的分析，建立現(xiàn)實可行的同步電機數(shù)學(xué)模型，我們設(shè)定了以下條件：（1）忽視磁路飽和、磁滯和渦流的影響，視電機磁路是線性的，可以應(yīng)用疊加原理對電機回路中各電磁參數(shù)進行分析。（2）電機的定子繞組三相對稱，各繞組軸線在空間上是互差120°電角度。（3）轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體不存在阻尼作用。（4）電機的定子電勢是按正弦規(guī)律變化，定子電流在氣隙中只產(chǎn)生正弦分布磁勢，忽視磁場場路中的高次諧波磁勢。[5]依據(jù)以上條件對被控對象永磁同步電機進行理論分析時，其所得的結(jié)果和實際狀況格外相像，誤差在工程允許的范圍之內(nèi)，可以使用上述假設(shè)對永磁同步電機進行分析和把握，并取得了相當(dāng)好的結(jié)果。PMSM（永磁同步電機）矢量把握系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的速度和位置把握。圖2.1表示的是PMSM的內(nèi)部電磁結(jié)構(gòu)。圖中表示的是2對磁極的PMSM。圖2.1PMSM結(jié)構(gòu)簡化圖圖2.1中給出了PMSM結(jié)構(gòu)的簡化模型。A、B、C為定子上對稱的三個線圈繞組，各繞組的位置在相空間上差120°。將d軸固定在轉(zhuǎn)子磁鏈Ψr的方向上，建立隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的d-q坐標(biāo)系，便可以確立電動機的數(shù)學(xué)模型。對靜止坐標(biāo)系上的電樞電壓瞬時值uA、uB、uC和電樞電流的瞬時值iA、iB、iC進行旋轉(zhuǎn)變換，可得d-q坐標(biāo)系上電壓瞬時值uduid式中，φ——A相繞組軸線的電角度。三相永磁同步伺服電機在d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型：定子的磁鏈方程：ΨΨ電樞電壓方程：uu電磁轉(zhuǎn)矩方程：T=式中，ud、uq——id、iq——Ld、Lq——Ψd、Ψq——d-q坐標(biāo)系上的定子磁鏈重量；R——定子繞組的內(nèi)阻；ωr——d-q坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角頻率，ωr=Pω；Ψr——永久磁鐵對應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁鏈；p——微分算子，即p=dT——輸出電磁轉(zhuǎn)矩；Pn——三相永磁同步伺服電動機的磁極對數(shù),在此簡寫成P此外，我們還可以得到永磁同步電機的狀態(tài)方程：由：uu我們可以得到：uu最終我們得到的狀態(tài)方程為：dd由于永磁同步電機有表面式和內(nèi)埋式兩種，表面式即轉(zhuǎn)子為隱極式的結(jié)構(gòu)，其q軸和d軸的電抗近似相等（有Ld=Lq）。而另外一種內(nèi)埋式，其d軸和q軸的電抗相差較大（有又永磁同步電機的動力學(xué)方程：T-ω=其中B為阻力系數(shù)；TL為負載轉(zhuǎn)矩；θ綜上我們可以得到永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型：θωiiq=2.3坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換[6-8]坐標(biāo)與坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換在數(shù)學(xué)方面是經(jīng)常用到的一種方法上，人們通常是會去查找更為簡潔有效的方法去處理問題，比如之前有接觸的極坐標(biāo)與xy坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)化給我們在解決很多問題時帶來了便捷。而在下面介紹的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換也是由此而產(chǎn)生的，為了爭辯永磁同步電機我們將應(yīng)用到如下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。2.3.1三相靜止坐標(biāo)系與兩相靜止坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換三相靜止坐標(biāo)系與兩相靜止坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換即所謂的3/2變換（CLARK變換）。圖2.2中繪出了a、b、c和α、β兩個坐標(biāo)系，為了能夠看上去簡潔明白，α軸和a軸相互重合。我們在此設(shè)三相系統(tǒng)的每相繞組的有效匝數(shù)是N3，兩相系統(tǒng)的每相繞組的有效匝數(shù)是N2，假設(shè)磁動勢的波形是以正弦分布的，當(dāng)三相總磁動勢和兩相總磁動勢相等時，兩套繞組的瞬時磁動勢在α、相等的。NN圖2.2三相和兩相坐標(biāo)系的空間位置我們?yōu)榱吮阌谇蟪銎浞醋儞Q，最好是能夠?qū)⒆儞Q陣表示為可逆方陣。因此，在兩相系統(tǒng)上再人為的增加了一項零軸磁動勢N2i0將以上的三個等式合在一起，可以寫成矩陣形式，有iαi上式中C3當(dāng)滿足功率條件不變是我們可以得到：C由C32C32-1把它們代入上式中我們可以得到C322.3.2兩相靜止坐標(biāo)系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換也就是2s/2r變換（PARK變換）。圖2.3中繪制出了兩相靜止坐標(biāo)系α、β和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d、q之間的關(guān)系。圖中靜止坐標(biāo)系的兩相溝通電流iα、iβ和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的兩個直流電流id、iiiβ=i圖2.3兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的空間位置由上式（2.3）我們可以得到：iiq=-在這里我們?yōu)榱藴惓梢粋€方陣，假想了一個零軸：i從而我們可以寫成下面的矩陣形式：idi在此，我們合并式（2.5）和（2.6），經(jīng)過我們的精確?????計算，可以得到abc坐標(biāo)系到dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換式C3sC=2其反變換式為：C2r3s我們利用式（2.8）的變換矩陣可求得定子電壓的變換關(guān)系為：uau2.4本章小結(jié)1.本章的引言，簡潔的描述了永磁同步電機的組成結(jié)構(gòu)以及分類，另外還概括了本章節(jié)所要介紹的內(nèi)容。2.說明白永磁同步電機（PMSM）的數(shù)學(xué)模型，并對其作了具體的推導(dǎo)，推導(dǎo)的公式在本章節(jié)中已具體給出，且得到了最終的數(shù)學(xué)模型。依據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的安裝位置可分為凸裝式和嵌入式以及內(nèi)置式。為了爭辯的便利，在本文以凸裝式，又稱表面式的永磁同步電機為對象開放爭辯的。3.著重對永磁同步電機在不同的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進行具體的說明。分別對PARK轉(zhuǎn)換和CLARK轉(zhuǎn)換進行了變換，得出三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系、兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系兩兩之間的轉(zhuǎn)換公式矩陣，在接下來的爭辯中具有很大的意義，并會有進一步的仿真實現(xiàn)。第三章反饋線性化的把握方法3.1引言在中、小功率運動把握中PMSM的作用愈來愈大，但由于該電機是一個非線性的系統(tǒng)，它包括角速度和兩相旋轉(zhuǎn)磁場中的電流的乘積相，所以我們在此基礎(chǔ)上需要去對它的角速度和電流解耦，來實現(xiàn)線性化把握。反饋線性化技術(shù)是近年來逐步進展起來的，和常規(guī)線性化的方法相比存在很大的差異。其目的是將非線性系統(tǒng)精確化處理，然后將其變換為我們所考慮的線性系統(tǒng)，簡化了把握器的設(shè)計過程，也能夠保證整體的穩(wěn)定性。我們利用狀態(tài)反饋和相應(yīng)坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)由非線性系統(tǒng)到線性系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化。在本論文中運用的是直接反饋線性化的方法實現(xiàn)的。我們具體是從系統(tǒng)的輸出方程開頭，進行了相對應(yīng)的坐標(biāo)變換，以及所要實現(xiàn)的狀態(tài)變量的反饋，通過電流和角速度的解耦，最終實現(xiàn)電機系統(tǒng)的線性化。3.2非線性把握系統(tǒng)[9]在實際生活當(dāng)中絕大多的把握系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性，從最初的李雅普諾夫（Lyapunov）經(jīng)典方法到我們現(xiàn)在所接受的微分幾何的理論，非線性的爭辯已經(jīng)經(jīng)受了一百多年，并形成了獨特的設(shè)計方法。但是，非線性的本質(zhì)比較簡單，我們隊它的生疏還是不全面的，不能夠解決我們所要面對的根本問題。初期，非線性把握主要是用來解決某些特殊、簡潔的基本系統(tǒng)。直到十九世紀，JamesClerk和Maxwell在對蒸汽機的爭辯中，對其平衡點四周的實現(xiàn)線性化來使其穩(wěn)定工作。直到本世紀，古典理論日趨成熟，在很多方面得以應(yīng)用，解決了很多非線性系統(tǒng)的問題。但是，很多方法均存在不足，目前只有李雅普諾夫方法相對完善些。就如何去構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)而言，現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的方法。二十世紀八十年月以來，微分幾何代數(shù)理論等漸漸進展起來，由于Lobry、Hermann、Brockett、Isidori等學(xué)者的提倡，微分幾何被引入非線性系統(tǒng)把握爭辯中，通過引入在非線性系統(tǒng)把握中格外重要的概念，微分幾何方法得到了極大地推動并且漸漸形成了一個特地的理論分支，即所謂的非線性系統(tǒng)的微分幾何方法。經(jīng)過了幾十年的努力探討，非線性系統(tǒng)的微分幾何把握方法已有了很大的進展，不僅在理論上漸漸形成了自己的完善體系，并且還在實踐中，特殊是一些高尖端工程技術(shù)及工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。顯而易見，理論也是漸漸進展起來并日趨完善的。3.3反饋線性化技術(shù)[10-12]3.3.1相關(guān)數(shù)學(xué)學(xué)問在我們還累有開頭直接反饋化把握，先了解一下所要涉及的數(shù)學(xué)學(xué)問。在此我們先以單輸入與單輸出舉例：x=fx+g其中設(shè)定x0∈X,f和(1)李微分（Liederivative）:對系統(tǒng)（3.1）的輸出方程進行求導(dǎo)數(shù)有：y=在上式（3.2）中，我們定義了：Lfh為李微分。Lf代表的是函數(shù)h（2）相對階（relativedegree）:首先我們需定義：假設(shè)x0∈X，若存在x0的鄰域V1）Lg2）L我們則可以稱r為系統(tǒng)（3.1）的相對階。3.3.2反饋線性化的基本理論反饋線性化方法的基本設(shè)計思想是：通過適當(dāng)?shù)姆蔷€性狀態(tài)反饋和非線性坐標(biāo)變換，將一個非線性系統(tǒng)（全部或者部分的）轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性系統(tǒng)，然后利用已知的線性系統(tǒng)設(shè)計方法對變換后的系統(tǒng)進行設(shè)計。假設(shè)設(shè)系統(tǒng)的相對階為p，依據(jù)相對階的李微分定義可以得知：LL現(xiàn)在對輸出量y求導(dǎo)：y依據(jù)相對階的不同，下面開頭分兩種狀況進行爭辯1）當(dāng)p=n時，令：QUOTEz=Tx=yy?yp-1則原系統(tǒng)變?yōu)椋簔1針對上式中的最終的一個等式，我們再次引入一個假設(shè)的輸入量ν，且讓：ν=L很明顯，系統(tǒng)由非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成了線性系統(tǒng)，即我們可以依據(jù)線性化的系統(tǒng)理論進而設(shè)計它的輸入νtu=12）當(dāng)p<n時在這時我們照舊可以依據(jù)（3.1）式連續(xù)完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，我們得到了r個新的狀態(tài)量。對于另外的(n-r)個狀態(tài)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是讓新的狀態(tài)方程中沒有輸入量，可以經(jīng)過下面的變換：z=T再式（3.7）當(dāng)中：η=zξ=這樣，原系統(tǒng)變?yōu)椋害?可見，系統(tǒng)分為了兩個部分，其中下面部分同式（2）類似，只要保證了上面部分的穩(wěn)定性，則可以按第一種狀況進行設(shè)計了。3.4本章小結(jié)1.簡潔的介紹了有關(guān)永磁同步電機的把握系統(tǒng)，引出接下來所要敘述的內(nèi)容。2.簡述了非線性把握的進展，提到了有關(guān)李雅普諾夫非線性的進展和應(yīng)用和幾何微分理論的逐步完善。3.提出了反饋線性化技術(shù)，先是說明白一些相關(guān)的數(shù)學(xué)學(xué)問，如相對階和李微分，在我們接下來所要爭辯的內(nèi)容中都是圍繞這個學(xué)問點開放變換的。4.介紹了反饋線性化的基本理論，運用之前所介紹的相關(guān)數(shù)學(xué)學(xué)問來實現(xiàn)新的輸入量的配置，從而可以實現(xiàn)反饋線性化，使得我們把握器得以實現(xiàn)，本章節(jié)的學(xué)問點相對比較重要，可能略微難理解，需要認真研讀。第四章永磁同步電機把握系統(tǒng)的設(shè)計4.1概述隨著數(shù)字電力、電力電子技術(shù)、永磁材料和把握理論的進展使得現(xiàn)代溝通調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)面臨高效、高性能要求的挑戰(zhàn)。在溝通驅(qū)動系統(tǒng)之中，由于其結(jié)構(gòu)較簡潔，大轉(zhuǎn)矩、大功率、功率因數(shù)高以及強魯棒性等特點，永磁同步電機受到了廣泛的重視并且應(yīng)用到了如工業(yè)機器人、數(shù)控機床等精密位置把握的私服系統(tǒng)中。但是永磁同步電機中的速度和電流之間存在非線性的耦合關(guān)系，從而變成了一個格外簡單的問題。作為非線性把握方法的一種，近年來，反饋線性化被成功應(yīng)用到高度非線性的溝通電機驅(qū)動系統(tǒng)中，用于永磁同步電機的把握，而且這是一個很好的選擇。反饋線性化的理論在于解決多變量的非線性耦合系統(tǒng)的解耦把握方面已經(jīng)顯示了它的優(yōu)越性，運用非線性系統(tǒng)反饋線性化理論對永磁同步電機進行線性化的把握是在矢量把握的基礎(chǔ)上漸漸進展起來的一種新型的把握方法，這種方法的基本思路是通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后，將原先的非線性模型變成了一個線性化的模型，然后，用線性反饋把握技術(shù)進行相關(guān)設(shè)計。這種方法的特點是它可以允許通過設(shè)計線性把握器來獲得一共性能很高的調(diào)速把握系統(tǒng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)輸入的解耦把握。但這種方法基于對系統(tǒng)模型的非線性項的完全消退，所以，對系統(tǒng)參數(shù)的不確定性和位置干擾具有很強的靈敏度。本章對永磁同步電機非線性這一本質(zhì)的特點，接受反饋線性化的技術(shù)，對永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型進行了線性化的處理，設(shè)計出了系統(tǒng)的線性把握器。4.2永磁同步電機反饋線性化把握設(shè)計在現(xiàn)代把握把握理論分析實際對象系統(tǒng)時，需要獲得被控對象系統(tǒng)的狀態(tài)方程。針對永磁同步電機，可以選擇同步電機的直軸、交軸電流及電機轉(zhuǎn)速作為狀態(tài)變量，從上述其次章中式（2.2）。我們是依據(jù)第三章第三節(jié)的內(nèi)容進行設(shè)計算法的。在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q坐標(biāo)系下，永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型可以寫成如下形式：x=fx上式中x=idiqω，在此我們?yōu)榱撕喕\算，將令Kc=32因此，我們可以得到如下數(shù)學(xué)模型：idi我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)永磁同步電機系統(tǒng)的解耦把握，且消退零動態(tài)系統(tǒng)問題的顯現(xiàn)，在此我們選擇了ω，idyyy3=我們又對上式進行了求導(dǎo)，結(jié)果如下所示：yyy3=我們又令假定的把握量為:vv2=由此我們可以得知線性化系統(tǒng)為：yyy3=這樣，我們就可以得出：vv2=-從而可以進一步得到：uuq=接下來我們依據(jù)線性系統(tǒng)的極點配置理論設(shè)定v1、v1）.可以得到它的閉環(huán)傳遞函數(shù)：G已知典型的二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：Φ由上式我們可以分別求出β、k1、k最終我們的到：v2).同理我們依據(jù)一階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)可以得到：v在此，我們綜上所推導(dǎo)可以得到我們需要的：uu從而求到了反饋把握量ud、u4.3系統(tǒng)的整體設(shè)計在本章的4.2節(jié)中，我們實現(xiàn)了反饋把握器的設(shè)計，是通過一系列的數(shù)學(xué)公式結(jié)合一些線性理論從而實現(xiàn)我們所想要的把握部分。PMSM系統(tǒng)的反饋線性化把握框圖，如圖4.1所示。PMSM模塊2/3變換2r/2s變換Ud,Uq計算 ωref Ud UαPMSM模塊2/3變換2r/2s變換Ud,Uq計算 -UqUβ UB idref- UC iq2s/2r變換iα3/22s/2r變換3/2變換iβiabc id ω圖4.1PMSM反饋線性化把握框圖圖4.1為完整的反饋線性化把握框圖，我們通過把握id=0，并輸入我們之前設(shè)定的轉(zhuǎn)速從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的反饋把握。在第五章節(jié)中，我們將具體依據(jù)這個框圖來進行Matlab/Simulink設(shè)計和仿真的。在其次章中，我們介紹了PMSM的數(shù)學(xué)模型及相關(guān)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從前學(xué)問純粹的去表達了它們各坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，具體的定義沒有做具體的介紹，在此我們建立在整個系統(tǒng)的設(shè)計上來解釋說明。我們爭辯的三相永磁同步電機，它是由三相電壓A、B、C進行輸入電壓，且它們的輸入分別為正弦波，其幅值和頻率均相等，當(dāng)相位角兩兩相差120°。但在此我們爭辯的并不是三相電壓，需要爭辯的是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相電壓ud和uq，實際上在永磁同步電機的爭辯上面，我們先定義的是三相對稱坐標(biāo)即之前我們所提到的A、B、C三相，但是它對我們的爭辯難度比較大，因此為了爭辯的便利，又在三相坐標(biāo)系下重新定義了定子上的兩相坐標(biāo)：α、β，它是讓α軸與三相中的A軸相重合，當(dāng)然它們是共原點的，而β軸則是超前α軸90°的。電機在運轉(zhuǎn)時在α、β下我們可以直接測量各個變量的數(shù)值，再得出A、B、C三相上的數(shù)值就可以經(jīng)過轉(zhuǎn)換直接得到，可以參考其次章。永磁同步電機結(jié)構(gòu)中存在定子和轉(zhuǎn)子，為了跟進一步的對電機的把握，我們依據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)又提出了d、q坐標(biāo)系，它是依據(jù)電機的氣隙磁場設(shè)計的，由于電機的旋轉(zhuǎn)是由于磁場的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的，我們可認為d、q坐標(biāo)系是放置在電機轉(zhuǎn)子上的坐標(biāo)系，及電機工作時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動就相當(dāng)于d、q坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)，很明顯，在此坐標(biāo)系中可以很直觀的表示電機的運轉(zhuǎn)。在此，我們定義了d軸起初是和三相坐標(biāo)系下的A軸重合的，而q軸則是超前d軸90°。θ表示在旋轉(zhuǎn)時d軸與A軸之間相差的角度，由其次章中提到的d、q和A、B、C之間的轉(zhuǎn)換就很清楚了，最終我們就能夠?qū)崿F(xiàn)這三中坐標(biāo)間的兩兩互換，為我們爭辯奠定了肯定的基礎(chǔ)。4.4本章小結(jié)1.簡潔敘述了反饋線性化在系統(tǒng)把握中應(yīng)用，說明白反饋線性化來爭辯非線性的問題具有相當(dāng)好的把握效果，在此作了具體的推導(dǎo)，配置了新的極點，從而得到了所先要把握的變量ud、uq的實現(xiàn)公式。2.反饋線線性把握器的實現(xiàn)，設(shè)定直軸電流為0，且設(shè)定固定的轉(zhuǎn)速，設(shè)計出其次節(jié)中所示的反饋把握器。3.繪制出了反饋線性把握的整體框圖，補充說明白電機的工作方式。第五章仿真5.1Matlab/Simulink[13-15]Matlab在電力傳動系統(tǒng)幫助設(shè)計中占據(jù)了格外重要的地位，它的功能格外強大，具有豐富的工具箱，其中有一個Simulink的工具箱，其具有格外好的圖形界面仿真工具?？梢宰约喝ピO(shè)計系統(tǒng)的仿真圖形進行最終的模型仿真。在Simulink仿真環(huán)境下構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型，對永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)進行模擬仿真。在對永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)進行模擬仿真時，對于把握器參數(shù)的調(diào)整需要進行大量的參數(shù)調(diào)整試驗，若手動修改把握器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的參數(shù)，這樣做比較繁瑣。本課題中接受Simulink仿真軟件中的系統(tǒng)子模塊封裝功能，通過對系統(tǒng)進行分模塊封裝的方法，我們不僅可以是結(jié)構(gòu)簡化而且跟簡潔去讀懂和修改。通過子模塊的封裝，可以將把握器系統(tǒng)的一些相關(guān)過程隱蔽起來了，成為一個獨立的子系統(tǒng)，當(dāng)我么要進行參數(shù)的設(shè)定時，就可以直接打開封裝的子系統(tǒng)，在其彈出的對話框中一一設(shè)定，可以使仿真調(diào)試過程更加直觀、便利、快捷。總之，給我們的設(shè)計帶來了諸多便利。在本試驗的仿真設(shè)計的過程中不僅使用了Simulink中的模塊也使用了SimPowerSystem中的模塊，將這兩個中的模塊結(jié)合起來才構(gòu)成了我們所想要建立的系統(tǒng)，在本章節(jié)中將會提到。仿真的建立為我們的設(shè)計供應(yīng)了肯定的保障，只有仿真的設(shè)計才可以進一步運用到實際生活中去，才可以具體設(shè)計出我們所想要的把握系統(tǒng)。5.1.1PMSM本體模塊我們運用Simulink工具箱繪制出了PMSM模塊如圖5.1所示，由于永磁同步電機的輸入為三相電壓，因此我們需要給電機設(shè)定三相電壓輸入，分別如圖5.1中的A、B、C三相。首先由設(shè)定的ua、ub、uc三相電壓作為激勵信號源分別流入到三個受控電壓源中從使得我們能夠得到穩(wěn)定的三相電壓，受控源的負極均接地，而它的正極則與三相電流電壓測量元件相連接從而我們可以通過示波器很清楚地觀看到三相電壓和電流的輸出波形。最終再將之前得到的三相電壓給我們模塊中的永磁同步電機的三相端子上。至于其中的具體參數(shù)的設(shè)定在此就不去敘述，在Simulink都有具體的解釋，比較感愛好的可以去了解一下。圖5.1永磁同步電機的本體模塊5.1.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊在本設(shè)計中坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換起到了相當(dāng)大的作用，假如沒有各坐標(biāo)系之間的變換我們將不能得到的仿真的結(jié)果。而坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換公式我們早在其次章已經(jīng)推導(dǎo)并給出了轉(zhuǎn)換公式，在此我們就不作介紹，只建立它們在MATLAB中的轉(zhuǎn)換模型，如圖5.2中所示。圖5.2（a）2/3轉(zhuǎn)換圖5.2（a）中是CLARK轉(zhuǎn)換，即由兩相靜止的α、β、o坐標(biāo)系中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三相靜止的A、B、C坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。這是由于電機在α、β、o坐標(biāo)系中坐標(biāo)可以直接測量得到，從而我們能夠通過這個模塊的轉(zhuǎn)換間接的得到電機的三相電壓坐標(biāo)。圖5.2（b）2r/2s轉(zhuǎn)換圖5.2（b）是2r/2s轉(zhuǎn)換，也稱PARK變換。是由兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d、q、o坐標(biāo)系的坐標(biāo)經(jīng)過一些矩陣的變換從而得到在兩相靜止坐標(biāo)系α、β、o坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，為我們的仿真帶來便利的運算，使得我們的把握系統(tǒng)得以更好的建立。圖5.2（c）2s/2r轉(zhuǎn)換圖5.2（c）是2s/2r轉(zhuǎn)換，不難發(fā)覺此轉(zhuǎn)換與（b）中的變換剛好相反，因此他們的變換矩陣互逆，在其次章中我們作了具體的分析和要推倒，可以到上面的內(nèi)容中去看看。圖5.2（d）2/3轉(zhuǎn)換圖5.2（d）所示為2/3變換，它實際上也是和圖5.2（a）的變換矩陣互為逆矩陣，在模型的構(gòu)建過程中也是不行或缺的。5.1.3反饋線性化模塊圖5.3反饋線性化把握器圖5.3所呈現(xiàn)的為反饋線性化模型，它是本設(shè)計的把握核心，有它來實現(xiàn)把握系統(tǒng)的反饋。它的設(shè)計推導(dǎo)在前一章的內(nèi)容我們已具體的給出，在此就直接略過。上圖所顯示的是經(jīng)過我們封裝以后的模塊，它的最初模型我們將附在最終的附錄之中。在此我先來簡潔介紹一下它的結(jié)構(gòu)，本把握器具有兩個輸出即Ud、Uq，我們是把握電機的直軸電流id=0，從而使得把握系統(tǒng)簡化了不少，進而把握Ud和Uq兩個變量的數(shù)值最終使得電機的轉(zhuǎn)速能夠很好的達到我們所抱負的數(shù)值。5.2參數(shù)的設(shè)定對于仿真試驗而言，參數(shù)的設(shè)定是必不行少的，正由于有了參數(shù)我們就可以得到試驗的結(jié)果，從而可以能夠和我們之前知道的理論結(jié)果進行對比，最終確定得出的結(jié)果的正確與否。在本試驗中就需對永磁同步電機的參數(shù)進行設(shè)定，其參數(shù)設(shè)定見表5.1。表5.1永磁同步電機的參數(shù)設(shè)定定子電阻R(Ω)2.875給定轉(zhuǎn)速ωr(rad/s)500直軸電感Ld(H)8.5*10-3極對數(shù)Pn4交軸電感Lq(H)8.5*10-3轉(zhuǎn)動慣量J（kg*m2）0.0008永磁體磁鏈Ψr(Wb)0.175摩擦阻力系數(shù)B0在之前的數(shù)學(xué)模型及狀態(tài)方程中，我們都是運用字母符號來構(gòu)建等式的，當(dāng)然一般我們進行把握爭辯時都是這樣去進行，等我們將得到的方程化簡到最簡時再將已知量的數(shù)值代入，避開了中途中發(fā)生數(shù)值計算的錯誤，也為爭辯省了不少時間。所以在此我們在最終給出了參數(shù)的數(shù)值，即運算中的一些常數(shù)參量，而有些系統(tǒng)的參數(shù)是可以人為定義的，更多的會考慮到參數(shù)設(shè)置的簡便一些，為之后的爭辯更加輕松。我們主要爭辯永磁同步電機的線性反饋，為了簡化運算我們設(shè)定電機的摩擦阻力系數(shù)為0，此外，我們讓電機在100rad/s的轉(zhuǎn)速下進行工作的，我們需要對k1、k2、k3的值進行不斷的調(diào)試。從而觀看其Matlab/simulink中的仿真結(jié)果5.3仿真結(jié)果的分析在后文附錄中我們實現(xiàn)了PMSM的電流滯環(huán)把握，其結(jié)構(gòu)分為速度環(huán)和電流環(huán)兩部分，主要通過我們給定的電機轉(zhuǎn)速值與實際運行的反饋轉(zhuǎn)速進行對比得到的轉(zhuǎn)速差△ω，經(jīng)過速度調(diào)整器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鱥q；而電流環(huán)是通過電機運轉(zhuǎn)的電流ia、ib、ic進行反饋分別與給定的三相電流經(jīng)過比較器進行對比從而實現(xiàn)電流環(huán)的把握。當(dāng)然，我們是令id=0從而可以直接把握電流iq忽視id的值，這樣轉(zhuǎn)子中的勵磁電流為零，那么我們就可以得知電機的轉(zhuǎn)矩和電流iq成正比，為我們的轉(zhuǎn)速把握供應(yīng)了簡便的方法。由此，電機空載運行時：TL=0N*m，我們可以得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的各軸重量的波形圖5.5id與iq的仿真波形圖5.6PMSM的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩仿真波形電機在0.04s時，加負載,TL=10N*m圖5.7加負載后PMSM轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩仿真波形我們可以發(fā)覺在空載的狀況下電機可以很快的達到我們設(shè)定的值，但加了負載后相應(yīng)的時刻有肯定的擾動影響，之后還可以恢復(fù)設(shè)定的轉(zhuǎn)矩值，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性還是可行的。在反饋把握中我們需要設(shè)定三個k的值，理論上也是可以得到其把握效果。5.4本章小結(jié)1.在Matlab環(huán)境中各個子模塊的建立，給出了它們的結(jié)構(gòu)圖。2.給定了一些參數(shù)的值，將之前推導(dǎo)公式里的字母替換數(shù)值進行最終的計算，保證爭辯結(jié)果的精確?????性。3.對爭辯結(jié)果進行了說明和分析，在電流滯環(huán)把握中分別在空載和加肯定負載下的仿真波形。另外分析了反饋線性化對系統(tǒng)把握的穩(wěn)定性。第六章結(jié)論6.1論文總結(jié)與展望隨著把握理論和永磁材料的快速進展，永磁同步電機的把握性能獲得了明顯的提高，在以后的進展中必定會有格外大的作用。本文爭辯了永磁同步電機非線性反饋把握，該系統(tǒng)主要包括：永磁同步電機系統(tǒng)、反饋線性把握器、各坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換過程。從而實現(xiàn)永磁同步電機的反饋線性化的把握。在設(shè)計的各個階段都需格外嚴謹?shù)娜Υ?，到底是要完善一個完整的系統(tǒng)，唯有這樣才能夠保證我們的設(shè)計可以運行當(dāng)然，設(shè)計出來當(dāng)然很重要，但我們還需去對設(shè)計好的模塊去進行參數(shù)的設(shè)定，只有這樣我們才可的到我們所預(yù)想的波形圖。最終，我們還需去對所得結(jié)果進行分析和總結(jié)，并進行具體的整理，這樣才是一個畢業(yè)設(shè)計的所應(yīng)當(dāng)完成的。由于本人力量有限，可能會有一些問題的體現(xiàn)，在把握方面的效果不是很明顯的，其參數(shù)的調(diào)整不夠精確?????，期望會連續(xù)努力的去探討把這些問題能夠解決。6.2自我感想在本次的論文設(shè)計中，本人收益頗豐。不僅僅在學(xué)術(shù)上取得了一些成果，在其他方面也有了很多的收獲。在此，本人寫下如下的感想。凡事不會有一帆風(fēng)順，就像天上沒有掉餡餅此等的好事一樣。所以，什么事都得靠自己，靠自己的雙手和大腦去解決，最終的收益還是自己，到那一刻自己回顧想想還是很快活的，正如人們所說的，自己種的瓜才是最甜的，認真想想甚是有理。本設(shè)計的成果是本人參考一些相關(guān)資料，但不是完全照搬，只是學(xué)習(xí)其中的爭辯方法，再集合自己的一些想法共同獲得的結(jié)果，最終才使得本設(shè)計完善實現(xiàn)。另外，老師和同學(xué)的掛念也是不行或缺的，假如只憑借自己一人之力真不知道要做到何時，說不定還會不斷繞彎路甚至越走越遠。我了解到了四周的人的掛念是很重要的，每當(dāng)自己有不理解或者有疑問的時候，便會主動詢問四周的同學(xué)和他們一起爭辯研討，雖然他們的課題和我的不一樣，但還是可以一起思考，發(fā)覺這個過程是格