基于矢量控制的永磁同步電機調速系統研究
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永磁同步電機受電機參數變化(如電阻、電感、慣量以及磁鏈的變化)、外部負載擾動和非線性等因素的影響，基于精確電機模型的解耦很難實現，經典PI控制很難克服這些不良因素的影響，無法取得令人滿意的控制效果。文獻[10，11]中將擴張狀態觀測器應用于自抗擾控制器的設計，獲得了較好的控制效果，但是這個控制器有多個可調參數，這給工業應用時參數調試工作帶來了困難。為了簡化控制器設計，減少可調參數，在此采用線性的擴張狀態觀測器對電機模型的狀態和擾動進行觀測，使得控制器設計更簡單，需調節的參數更少。根據永磁同步電機的一階微分方程模型，結合擴張狀態觀測器的設計方法，進行了控制器的設計。
由式(4)可知，負載轉矩、摩擦系數、慣量的擾動以及由于b0估計誤差所造成的擾動都可以在a(t)中反映出來。如果能對a(t)進行觀測并予以補償，則可以顯著的提高系統的抗擾動能力。控制器結構圖如7所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/163474.htm
于是得到的基于擴張狀態觀測器的比例控制器的表達式如下：
（1）ESO：
（2）控制律：
根據理論分析，ESO的觀測效果取決于極點-p(p>0)。-p(p>0)和ESO的跟蹤速度有關，p越大，ESO跟蹤輸出信號響應就越快，即z1對速度ω的響應就越快。比例增益通常應取得較大，但Kp過大會使速度響應震蕩，造成系統的不穩定。
提出的基于擴張狀態觀測器的控制算法，對于系統的擾動有很好的觀測和抑制作用，理論上優于PI的控制方法。這里在Matlab下進行了仿真驗證，在給定速度為1 000 r／min的情況下，將PI，PESO分別調節到最優的控制效果，得出了轉速響應的對比曲線如圖8，圖9所示。
采用基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機控制算法，通過和PI算法的比較，克服了PI算法無法解決快速性和超調之間的矛盾，同一個PI參數不能適應不同的電機轉速范圍，Pl參數需要分別調節的缺點。仿真結果驗證了PESO具有更快的響應速度，而且當系統有擾動時能更好地抑制住系統的擾動，很快恢復到給定轉速，具有較強的抗擾動的能力，控制性能明顯優于PI控制。
5 結 語
在矢量控制技術應用于永磁同步電機的調速系統中，首先提出一種基于PI控制的永磁同步電機算法，該算法雖然能夠滿足永磁同步電機調速系統的基本要求，但存在一些不足；接著提出一種基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機改進算法，該算法能夠使永磁同步電機的調速系統性能獲得較好的改進，設計的控制器對電機的轉速具有較快的響應速度、較強的抗擾動能力，取得了令人滿意的控制效果。隨著電機制造與控制技術的發展，以及電力電子技術和微電子技術的進一步發展，新的非線性控制策略在改善永磁同步電動機交流調速系統的性能方面將有著很好的發展前景。
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