59、同步磁阻电机的自适应控制方法解析

同步磁阻电机的自适应控制方法解析

1. 同步磁阻电机控制概述

同步磁阻电机（SRMs）作为发电机或电动机使用时具有显著优势，如与永磁同步电机和感应电机相比，它具有更优的功率和转矩特性、更低的故障率，机械结构更简单，制造成本更低，在恶劣条件或高速运行时更可靠。然而，其动态模型是非线性多变量的，控制面临诸多挑战。

目前，许多同步磁阻电机的控制方法基于线性化程序，也有一些关于无传感器控制的研究成果。本文提出一种基于微分平坦理论的非线性自适应模糊控制方法，旨在实现同步磁阻电机的无模型控制，并确保控制回路的全局渐近稳定性。

1.1 控制方法总体思路

首先，通过基于微分平坦理论的状态空间变换对同步磁阻电机的动态模型进行全局线性化。证明其动态模型具有微分平坦性，即所有状态变量和控制输入都可表示为构成平坦输出的特定状态向量元素的微分函数。利用这一特性，将电机动力学转化为输入 - 输出线性化和解耦形式，最终写成布鲁诺夫斯基（Brunovsky）规范型的状态空间模型。

然后，设计线性反馈控制器，利用极点配置概念稳定系统动态并消除状态变量相对于参考设定点的跟踪误差。但由于同步磁阻电机的动态模型实际未知且参数不精确，开发了间接自适应神经模糊控制器。该控制器利用神经模糊逼近器识别系统动态的未知部分，采用状态观测器估计部分不可测量的状态向量元素，建立基于输出反馈的控制方案。最后，通过李雅普诺夫分析证明控制方法的稳定性，实现同步磁阻电机自适应控制回路的全局渐近稳定。

1.2 控制流程

graph LR
    A[同步磁阻电机动态模型] --> B[微分