。514 北京科技大学学报 第31卷 4仿真效果 800 700T 600 根据上述所建立的PMSM逆控制系统的仿真 500 模型，在MATLAB6.5/SIMULINK的仿真环境下 400 300 进行了仿真，仿真中所使用的PMSM参数为：额定 200 电压为220V,定子相绕组电阻R.=2.8752,定子 100 0 绕组电感Ld=Lg=0.0085H,转动惯量J= -100 0.02 0.040.060.080.10 0.00082kg°m2,极对数pm=2,摩擦系数B= 5.78×103Nms°ad厂1.电流调节器设计为PI 图7PMSM矢量控制转速曲线 调节器，其中kp=47,k=1500:转速调节器设计为 Fig.7 Speed curve of PMSM vector contmol PD调节器，其中kp=1500,ka=47.为了验证所设 计的PMSM逆控制系统仿真模型的性能，系统带负 载T1=5Nm起动，给定转速700rmin,负载在 30h 0.04s时由5N·m变为零，测得的逆控制方式下的 20 转速曲线和转矩图形如图5和图6所示.仿真时， 10 定子电流的d分量参考给定取为零，图7和图8是 N/I 5 0 同样条件下传统矢量控制的转速曲线和转矩曲线. -5 -1 800 700 150 0.02 0.040.060.080.10 600 t/s 500 图8PMSM矢量控制转矩曲线 400 300 Fig.8 Torque curve of PMSM vector contmol 200 100 5结论 -1006 0.02 0.040.06 0.08 0.10 本文基于逆系统理论，提出了永磁同步电机的 t/s 逆控制方法，证明了永磁同步电机速度伺服系统的 图5PMSM逆控制转速曲线 可逆性，给出了逆控制方法的解析实现将永磁同步 Fig 5 Speed curve of PMSM inverse control 电机解耦成一阶线性定子电流子系统和二阶线性转 速子系统，实现永磁同步电机定子电流和转速的解 5 30 耦。仿真研究表明系统具有优良的动、静态控制性 能.当系统负载发生突变时，控制系统对负载扰动 0 具有良好的鲁棒性和稳定性， 10 参考文献 0 -5 [I]Tursini M,Parasiliti F.Zhang D Q.Reahtime gain tuning of PI -10 -15 controllers for highr performance PMSM drives.IEEE Trans Ind 0.020.040.060.080.10 4ppl,2002.38(4):1018 Wang H.Yu Y.Xu DG.The position servo system of PMSM. 图6PMSM逆控制转矩曲线 Proc CSEE,2004,247:151 Fig.6 Torque curve of PMSM inverse contml (王宏，于泳，徐殿国.永磁同步电动机位置伺服系统。中国 电机工程学报，2004,247)：151) 由仿真波形可以看出：基于逆控制的PMSM速 [3 Song Y X.W ang C H.Yin W S.et al Adaptive-learning control 度伺服系统带负载启动响应快速且平稳，稳态运行 for permanent-magnet inear synchronous motors.Proc CSEE, 时转速无静差，对负载变化有更好的适应能力.转 2005,25(20)：151 矩能更快达到稳定，波动很小，且负载变化时能更快 (宋亦旭，王春洪，尹文生，等。永磁直线同步电动机的自适 地达到稳态 应学习控制.中国电机工程学报，2005,25(20)：151) [4 Li W P.Cheng X.Adaptive high precision-control of positioning4 仿真效果 根据上述所建立的 PMSM 逆控制系统的仿真 模型, 在 MATLAB6.5/SIM ULINK 的仿真环境下 进行了仿真, 仿真中所使用的 PMSM 参数为 :额定 电压为 220 V, 定子相绕组电阻 R s =2.875 Ψ, 定子 绕组 电感 Ld =Lq =0.008 5 H, 转 动惯 量 J = 0.000 82 kg·m 2 , 极 对 数 p n =2, 摩 擦 系 数 B = 5.78 ×10 -3 N·m·s·rad -1 .电流调节器设计为 PI 调节器, 其中 kp =47, ki =1 500 ;转速调节器设计为 PD 调节器, 其中 kp =1 500, kd =47 .为了验证所设 计的 PM SM 逆控制系统仿真模型的性能, 系统带负 载 T1 =5N·m 起动, 给定转速 700 r·min -1 , 负载在 0.04 s 时由 5 N·m 变为零, 测得的逆控制方式下的 转速曲线和转矩图形如图 5 和图 6 所示.仿真时, 定子电流的 d 分量参考给定取为零.图 7 和图 8 是 同样条件下传统矢量控制的转速曲线和转矩曲线 . 图5 PMSM 逆控制转速曲线 Fig.5 Speed curve of PMSM inverse control 图6 PMSM 逆控制转矩曲线 Fig.6 Torque cu rve of PMSM inverse control 由仿真波形可以看出 :基于逆控制的 PM SM 速 度伺服系统带负载启动响应快速且平稳, 稳态运行 时转速无静差, 对负载变化有更好的适应能力.转 矩能更快达到稳定, 波动很小, 且负载变化时能更快 地达到稳态. 图 7 PMSM 矢量控制转速曲线 Fig.7 Speed curve of PMSM vect or control 图 8 PMSM 矢量控制转矩曲线 Fig.8 Torque curve of PMSM vect or control 5 结论 本文基于逆系统理论, 提出了永磁同步电机的 逆控制方法, 证明了永磁同步电机速度伺服系统的 可逆性, 给出了逆控制方法的解析实现, 将永磁同步 电机解耦成一阶线性定子电流子系统和二阶线性转 速子系统, 实现永磁同步电机定子电流和转速的解 耦 .仿真研究表明系统具有优良的动 、静态控制性 能 .当系统负载发生突变时, 控制系统对负载扰动 具有良好的鲁棒性和稳定性 . 参 考 文 献 [ 1] Tursini M , Parasiliti F, Zhang D Q.Real-time gain tuning of PI controllers for high-performance PMSM drives.IEEE Trans Ind App l, 2002, 38( 4) :1018 [ 2] Wang H, Yu Y, Xu D G .The position servo system of PMSM . Proc CSEE, 2004, 24( 7) :151 ( 王宏, 于泳, 徐殿国.永磁同步电动机位置伺服系统.中国 电机工程学报, 2004, 24( 7) :151) [ 3] Song Y X, Wang C H, Yin W S, et al.Adaptive-learning control for permanent-magnet linear synchronous mot ors.Proc CSEE , 2005, 25( 20) :151 ( 宋亦旭, 王春洪, 尹文生, 等.永磁直线同步电动机的自适 应学习控制.中国电机工程学报, 2005, 25( 20) :151) [ 4] Li W P, C heng X .Adaptive high precision-control of positioning · 514 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷