[发明专利]一种改进的永磁同步电机混沌同步控制方法

说明书

本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种改进的永磁同步电机混沌同步控制方法；首先给出PMSM混沌数学模型，并对系统混沌行为进行分析，然后基于李雅普诺夫Lyapunov稳定性理论与主动控制原理，设计出了系统的有限时间状态反馈控制器，通过驱动‑响应同步法实现了永磁同步电机的有限时间混沌同步；本发明在控制器中引入一个新型可调节参数与分数阶次幂，实现了永磁同步电机有限时间混沌同步，且大大提高了对误差系统的控制能力，也不会增加系统的支出。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种改进的永磁同步电机混沌同步控制方法，具体地说是在有限时间内，使得初始值不同的两个永磁同步电机混沌模型在控制器的作用下逐渐达到同步。

背景技术

1990年美国海军实验室的学者Pecora和Carroll提出了混沌同步控制方法，并且首先在电子电路中实现了混沌同步，何为混沌同步，简言之，就是对混沌系统加以控制，使其轨迹逐渐逼近另一混沌系统轨迹。随着电子电力技术与工程控制技术的发展，在随后研究中混沌现象被广泛发现于永磁同步电机PMSM、无刷直流电机、开关磁阻电机等伺服系统之中，引起了国内外广大学者的研究热潮。

1994年Hematin发现了永磁电机开环驱动系统中存在着混沌现象，在之后给出了其通用模型，并对其进行了更深入的研究。永磁同步电机作为一种强耦合、非线性、多变量系统，其在发生混沌现象时所表现出的主要特征是随着电机性能参数的变化，系统会发生转矩以及转速的不稳定，控制性能明显降低，出现电磁噪声等一系列对系统控制有害的影响，继而出现了混沌抑制问题；从另一个方面来说，电机产生的混沌行为在一些特定的场合，比如在原材料的研磨与搅拌方面是非常有益的，这就产生了混沌反控制问题。故永磁同步电机混沌同步控制方法的创新是很具有意义的。

再者还有一个问题，就是许多关于混沌同步控制器仅仅考虑了系统整体同步的鲁棒性，并没有从有限时间的观念出发去设计控制器。因此，本发明基于Lyapunov稳定性理论、有限时间稳定理论设计出了一种新型带有终端吸引子的主动控制器，实现了永磁同步电机有限时间混沌同步。

发明内容

本发明的发明目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种改进的永磁同步电机混沌同步控制方法，给出了一种永磁同步电机的有限时间混沌同步控制策略，即在控制器中引入一个新型可调节参数与分数阶次幂，实现了永磁同步电机有限时间混沌同步，且大大提高了对误差系统的控制能力，也不会增加系统的支出。

本发明涉及的改进的永磁同步电机混沌同步控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：建立PMSM混沌数学模型，如下所示

式中各个参数的含义分别为：i_d与i_q是定子电流向量的直轴与交轴分量，ω是转子角频率，T_l是外部转矩，J是转动惯量，β是黏性阻尼系数，R₁是定子绕组，L_d与L_q是d、q轴定子电感，n_p是电机极对数，是永久磁通，u_d与u_q是定子电压向量的直轴与交轴分量。

对(1)继续处理有：

再者此处只考虑气隙均匀即：

L_d＝L_q,

其中x₁、x₂、x₃是状态变量，σ、γ、ε是系统参数，此时能够得到永磁同步电机的数学模型为：

当γ＝20，σ＝5.46时，系统会呈现出混沌状态，其系统相图如图1所示。