ipmsm調(diào)速系統(tǒng)的快速免疫模糊控制器
劉 剛1，李華德2，楊麗娜3
（1河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州450001；2北京科技大學(xué)信息工程學(xué)院北京100083；3解放軍信息工程大學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州450004）
摘要：針對(duì)模糊控制器在內(nèi)置式永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)用中計(jì)算負(fù)荷過(guò)重的缺陷，提出了一種基于免疫模糊控制器的調(diào)速系統(tǒng)方案首先設(shè)計(jì)了模糊控制器，然后引入混沌思想來(lái)改進(jìn)的免疫優(yōu)化算法，進(jìn)而對(duì)模糊控制囂參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化這種控制器計(jì)算負(fù)荷小，適合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了該算法的可行性和有效性，
關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；免疫算法；模糊控制；混沌優(yōu)化
中圖分類號(hào)：tm351；tm341 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)05-0049-04
0引 言
內(nèi)置式永磁同步電機(jī)因其具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)矩慣性比高、可靠性高等特點(diǎn)，在現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。ipmsm是一典型的非線性多變量耦合系統(tǒng)，線性控制難以滿足高控制性能的要求。加之存在一些不可預(yù)見(jiàn)的干擾和電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中溫度的變化對(duì)電機(jī)參數(shù)影響，另外電機(jī)負(fù)載一般都不精確，甚至是未知的，如何有效地控制電機(jī)一直是困擾工程師的難題。通常，高性能的調(diào)速系統(tǒng)要求快速準(zhǔn)確的響應(yīng)、抗擾性強(qiáng)、快速跟蹤。傳統(tǒng)的控制器（pi、pid控制器）和各種自適應(yīng)控制器（參數(shù)自適應(yīng)控制器，滑模控制器，變結(jié)構(gòu)控制。
北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目對(duì)速度、參數(shù)變化和負(fù)載擾動(dòng)階躍變化非常敏感。然而ipmsm難以獲得精確的電阻參數(shù)，導(dǎo)致這些控制器的設(shè)計(jì)復(fù)雜。由于電流和轉(zhuǎn)速的非線性鵝合，以及磁飽和導(dǎo)致的非線性，使得ipmsm調(diào)速控制再一次變得復(fù)雜。
因?yàn)閕pmsm這些非線性特性，高性能的智能控制引起人們特別的關(guān)注。模糊控制器超過(guò)常用控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是其不需要實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且能處理復(fù)雜的震動(dòng)模型。最近一些年，應(yīng)用模糊算數(shù)的調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)。然而，多輸入、多函數(shù)、多規(guī)則的常規(guī)模糊控制器的實(shí)時(shí)應(yīng)用時(shí)，卻面對(duì)著大量計(jì)算的缺點(diǎn)。本文主要是針對(duì)ipmsm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)新型模糊控制器，克服處理ipmsm系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷問(wèn)題。
1 ipmsm的模糊控制策略
1.1數(shù)學(xué)模型
建立ipmsm的電磁一機(jī)械數(shù)學(xué)模型之前，做·如下假設(shè)：忽略鐵心飽和，不計(jì)渦流和磁滯損耗；永磁材料的電導(dǎo)率為零；轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組；相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦。
定子電壓方程
電磁轉(zhuǎn)矩方程
電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程
根據(jù)式(1)~式(4)的電機(jī)模型，控制d-q軸的電流即可以完成調(diào)速任務(wù)；進(jìn)而可以保持i。=o，控制i0來(lái)控制轉(zhuǎn)速。因此ipmsm模型可以寫為：
1.2模糊控制
采用模糊控制的ipmsm系統(tǒng)矢量控制示意圖，如圖l所示。圖中模糊控制器控制輸出量。
λ(k)為k時(shí)刻i的增量,在每一次采樣時(shí)間,通過(guò)以下步驟,計(jì)算λ(k)的值.
(1)在每一個(gè)采樣時(shí)間計(jì)算轉(zhuǎn)速差a和轉(zhuǎn)差加速度a(k)。a（k）的函數(shù)表達(dá)式為
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