基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制.docx

2016年第35卷第6期传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）45

DOI：10.13873/J.1000—9787(2016)06—0045—03

基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制

刘辉，张斌

（兰州交通大学电气工程及自动化学院，甘肃兰州730071）

摘要：建立其交流异步电机的欧拉—拉格朗日数学模型，再以无源控制理论实现电机调速控制。为了转速反馈的准确性，加入了转速估算环节。充分利用被控系统已有的结构，直接比较给定的电磁转矩和估算的电磁转矩，运用PI闭环控制构造出转速信号。在Simulink中搭建仿真模型进行实验，仿真结果表明：此控制方法对交流异步电机速度控制具有较好的静/动态性能和抗干扰性。

关键词：交流异步电机；能量成型；无源控制；欧拉—拉格朗日模型；转速估算

中图分类号：TM343文献标识码：A文章编号：1000—9787(2016)06—0045—03

Speed-regulationcontrolofinductionmotorofspeedsensorlessbasedonpassivity-basedcontrol

LIUHui，ZHANGBin

（CollegeofElectricalEngineeringAutomation,LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730071，China）

Abstract：TheEuler-Lagrange（EL）modelofACinductionmotorisestablished，andthespeed-regulationcontrolofmotorisrealizedbythepassivity-basedcontroltheory.Inordertospeedtheaccuracyoffeedback，rotatingspeedestimationisadded.Byusingthestructureofthecontrolledsystem，theelectromagnetictorqueandtheestimatedelectromagnetictorquearecompared.RotatingspeedsignalisconstructedbythePIclosed-loopcontrol.SimulationmodelisbuiltinSimulink，simulationresultsshowthatthiscontrolmethodhasgoodstatic，dynamicandanti-interferenceperformancesforspeedcontrolofACinductionmotor.

Keywords：ACinductionmotor；energyshaping；passivity-basedcontrol；Euler-Lagrange（EL）model；rotatingspeedestimation

0引言

交流电机本质上是一个非线性、多变量、强耦合、多扰动的非线性的机电能量转换装置，其控制方法直接采用非线性控制才能揭示问题的本质。随着电力电子与微处理器的快速发展，实现复杂的控制算法成为可能[1]。许多的非线性控制方法涌入交流电机的调速控制研究中，无源控制（passivity-basedcontrol，PBC）理论便是其中的一种。只要系统在运行，系统和外界就有能量的交换，同时系统的能量也会有耗散，研究这些能量的转换和耗散并进行控制，就是无源控制。在电机的能量角度，利用不影响稳定性的无功力简化控制器的设计。与交流电动机其他非线性控制策略相比，优点在于全局的稳定性、无奇异点、对参数变化及扰动有较强的鲁棒性。因此，无源控制策略很快吸引了许多国内外学者的关注[2~4]。

当然，调速控制中不可缺少转速反馈环节，而高性能的调速控制对速度反馈的要求就更高。转速反馈一般采用速度传感器，但在使用中存在着很多问题，本文引入无速度传

收稿日期：2015—10—