基于矢量控制的永磁同步电机调速系统研究
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永磁同步电机受电机参数变化(如电阻、电感、惯量以及磁链的变化)、外部负载扰动和非线性等因素的影响，基于精确电机模型的解耦很难实现，经典PI控制很难克服这些不良因素的影响，无法取得令人满意的控制效果。文献[10，11]中将扩张状态观测器应用于自抗扰控制器的设计，获得了较好的控制效果，但是这个控制器有多个可调参数，这给工业应用时参数调试工作带来了困难。为了简化控制器设计，减少可调参数，在此采用线性的扩张状态观测器对电机模型的状态和扰动进行观测，使得控制器设计更简单，需调节的参数更少。根据永磁同步电机的一阶微分方程模型，结合扩张状态观测器的设计方法，进行了控制器的设计。
由式(4)可知，负载转矩、摩擦系数、惯量的扰动以及由于b0估计误差所造成的扰动都可以在a(t)中反映出来。如果能对a(t)进行观测并予以补偿，则可以显著的提高系统的抗扰动能力。控制器结构图如7所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/163474.htm
于是得到的基于扩张状态观测器的比例控制器的表达式如下：
（1）ESO：
（2）控制律：
根据理论分析，ESO的观测效果取决于极点-p(p>0)。-p(p>0)和ESO的跟踪速度有关，p越大，ESO跟踪输出信号响应就越快，即z1对速度ω的响应就越快。比例增益通常应取得较大，但Kp过大会使速度响应震荡，造成系统的不稳定。
提出的基于扩张状态观测器的控制算法，对于系统的扰动有很好的观测和抑制作用，理论上优于PI的控制方法。这里在Matlab下进行了仿真验证，在给定速度为1 000 r／min的情况下，将PI，PESO分别调节到最优的控制效果，得出了转速响应的对比曲线如图8，图9所示。
采用基于扩张状态观测器的永磁同步电机控制算法，通过和PI算法的比较，克服了PI算法无法解决快速性和超调之间的矛盾，同一个PI参数不能适应不同的电机转速范围，Pl参数需要分别调节的缺点。仿真结果验证了PESO具有更快的响应速度，而且当系统有扰动时能更好地抑制住系统的扰动，很快恢复到给定转速，具有较强的抗扰动的能力，控制性能明显优于PI控制。
5 结 语
在矢量控制技术应用于永磁同步电机的调速系统中，首先提出一种基于PI控制的永磁同步电机算法，该算法虽然能够满足永磁同步电机调速系统的基本要求，但存在一些不足；接着提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机改进算法，该算法能够使永磁同步电机的调速系统性能获得较好的改进，设计的控制器对电机的转速具有较快的响应速度、较强的抗扰动能力，取得了令人满意的控制效果。随着电机制造与控制技术的发展，以及电力电子技术和微电子技术的进一步发展，新的非线性控制策略在改善永磁同步电动机交流调速系统的性能方面将有着很好的发展前景。
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