第4期 刘刚等：基于逆控制的永磁同步电机速度伺服系统 513。 由式(9)得 个线性积分子系统的控制，其传递函数为 G(s)=diag(G1(s以，G2(s)=diag(s1,s2) iq= Bwr Jpy2 T1 By2 pn平pnpn平平pn平i (27) (23) 伪线性系统 将式(23)代入式(22)： py-pia- s ud=Lpy1+Rsy-Lor 电流子系统 pn亚 p'y-po 2 (24) 转速子系统 同理，由式(18)和(23)可得： ug- n平p2十 9+ y2十 图2PMSM伪线性系统等效解耦图 Fig.2 Deooupling diagram of the PMSM pseud-inear system png,+g写y+yy2+B 上述基于精确数学模型的解析逆系统仅在原 (25) 系统的参数准确己知并保持恒定时，复合系统的线 式(24)和(25)就是PMSM逆系统的解析表达式为 性化解耦特性才能得到体现.对于PMSM这一被 方便起见可用下式表示： 控对象而言，参数随工况变化是十分明显的，加上负 u=y1,y1,y2,y2,py2) (26) 载扰动，使解析逆系统方法的控制难以达到理想的 令v1=四1，v2=p2y1作为输入，将逆系统串在原 性能.因此对电流子系统和转速子系统。分别设计 PMSM系统前组成的为线性复合系统.基于式(26) 电流调节器和转速调节器，与逆系统一起构成复合 的解析逆系统与PMSM逆变系统组成的伪线性系 控制器，实现电流与转速的解耦控制，如图3所示. 统实现形式如图1所示 电流 逆系统 逆系统 调节器 v-py 永磁 转速 式(26) 步 v:py: 式(26) 水磁同步 调节器 非线性 非线性函数 电机系统 函数 电机 系统 图1PMSM逆系统的解析实现图 图3PMSM伪线性系统复合控制解辐 Fig.I Analysis diagram of the PMSM inverse system Fig.3 Compound contml decoupling of the PMSM pseudo-linear 图1等效于图2.从图2可以看出，解耦后的相 system 当于两个积分线性子系统，对PMSM系统这一复杂 图4给出了完整的基于逆控制的PMSM控制 的多变量强耦合的PMSM系统的控制转化为对两 系统原理框图 逆系统 ACR ，+ PMSM SVP 1GBT 逆系统 变换 WM 逆变器 Park Clark 变换 变换 BRT PMSM 图4基于逆控制的PMSM控制系统原理框图 Fig.4 Control diagram of the PMSM based inverse control由式( 9)得 i q = Jpωr pn Χf + T1 Χf + Bωr pn Χf = Jpy2 p n Χf + T 1 Χf + By2 pn Χf ( 23) 将式( 23) 代入式( 22) : ud =Lpy1 +R sy 1 -Lωr J py 2 pn Χf + T1 Χf + By 2 p n Χf ( 24) 同理, 由式( 18) 和( 23)可得: uq = LJ pn Χf p 2 y2 + LB J +R s py 2 + R sB pn Χf +Χf y 2 +Ly 1 y 2 + Rs T1 Χf ( 25) 式( 24)和( 25)就是 PMSM 逆系统的解析表达式, 为 方便起见可用下式表示: u = ( y 1, py 1, y 2, py 2, p 2 y 2) ( 26) 令 v 1 =py 1, v 2 =p 2 y1 作为输入, 将逆系统串在原 PMSM 系统前组成的为线性复合系统.基于式( 26) 的解析逆系统与 PMSM 逆变系统组成的伪线性系 统实现形式如图 1 所示. 图1 PMSM 逆系统的解析实现图 Fig.1 Analysis di agram of the PMSM inverse system 图 1 等效于图 2 .从图 2 可以看出, 解耦后的相 当于两个积分线性子系统, 对 PM SM 系统这一复杂 的多变量强耦合的 PM SM 系统的控制转化为对两 个线性积分子系统的控制, 其传递函数为 G( s) =diag( G1( s), G2( s)) =diag ( s -1 , s -2 ) ( 27) 图 2 PMSM 伪线性系统等效解耦图 Fig.2 Decoupling diagram of the PMSM pseudo-linear syst em 上述基于精确数学模型的解析逆系统, 仅在原 系统的参数准确已知并保持恒定时, 复合系统的线 性化解耦特性才能得到体现 .对于 PM SM 这一被 控对象而言, 参数随工况变化是十分明显的, 加上负 载扰动, 使解析逆系统方法的控制难以达到理想的 性能 .因此对电流子系统和转速子系统, 分别设计 电流调节器和转速调节器, 与逆系统一起构成复合 控制器, 实现电流与转速的解耦控制, 如图 3 所示. 图 3 PMSM 伪线性系统复合控制解耦 Fig.3 C ompound control decoupling of the PMSM pseudo-linear system 图 4 给出了完整的基于逆控制的 PM SM 控制 系统原理框图. 图 4 基于逆控制的 PMSM 控制系统原理框图 Fig.4 Control diagram of the PMSM based inverse control 第 4 期 刘 刚等:基于逆控制的永磁同步电机速度伺服系统 · 513 ·