新磁步电机转矩逻辑原理

自适应模糊逻辑原理系统控制方案自适应模糊永磁同步电机直接转矩控制在常规永磁

同步电机直接转矩控制系统基础上，增加了自适应模糊逻辑控制器。根据转矩的偏差和转矩
偏差变化率模糊调节所选择的电压矢量和反电压矢量作用时间。自适应模糊控制器输出为占
空比。自适应模糊控制器在基本的模糊控制器基础上增加调整控制机构，分为面向对象的控
制级和面向控制器的规则调整级。面向对象的控制级是基本模糊控制器。面向控制器的规则
调整级是自适应调整机构，用来调整量化因子

ke、kc 和比例因子 ku.如果同时调整三个参数

会使控制算法过于复杂，因为这三者是互相牵制的本文采用在线调整比例因子，离线调整
量化因子。自适应模糊控制器以转矩误差

Te、转矩误差变化率 ΔTe 作为输入，占空比 α 作为

输出变量。模糊控制规则如所示。对应于转矩误差非常大有七条规则，总的规则数为

49.输入

变量和输出变量的隶属度函数选对称、均匀分布、全交迭的三角形隶属度函数，分别如示。
　 　 模 糊 控 制 器 的 控 制 规 则 可 由

Te 、 Te 和 u 描 述 ， 第 i 条 规 则 可 写 成 Ri ：

IfTeisAiandTeisBithenuisUi（7）这里 Ai，Bi，Ui 分别属于 Te，Te 和 u 模糊子集。
　　当模糊控制器的比例因子固定时，不能适应永磁同步电机直接转矩控制系统的变参数、
非线性特性，故加模糊自适应机构。增益调整因子

β 在线调整比例因子。增益调整因子

β+Фg_Фf+Tg_Tf 开 关 选 择 逻 辑 比 较 电 路 逆 变 器 IPMθ 磁 链 转 矩 估 计 自 适 应 模 糊 逻 辑
IPMSMDTC 系统框图模糊逻辑自适应机构 KuS 周期计数器 NBNMNSZEPSPMPB-0.100.1Te
和

Te 的隶属度函数分布 ZEVSSSBMBBVB00.250.5β 的隶属度函数分布采用三角形隶属度

函数，在

<00.5>区间上均匀分布，加入自校正因子 β 来在线调整比例因子，使普通模糊控

制器的增益

Ku=βKu，即相当于实时调整模糊控制器的增益，增益调整因子 β 与转矩偏差

e、转矩偏差变化率 Te 的关系可以表示为：β（k）=f（Te（k），Te（k））（8）f 是
Te（k），Te（k）的非线性函数，β 的大小取决于受控对象的瞬时状态。
　 　 自 适 应 机 构 的 控 制 规 则 可 由

Te 、 Te 和 β 描 述 ， 第 i 个 规 则 Ri 可 以 表 示 为 ：

IFTe=TEANDTe=TETHENβ=β（9）其中，E，E，β 分别属于各自的模糊子集。
　　所示的自适应模糊控制器的调整方法如下：首先去掉调整机构使

β=1 的情况下，调整

模糊控制器的量化因子和比例因子，使速度响应达到较好的控制效果。选择

Ke 使偏差 TeN

映射到

<-0.1，0.1>区间上，Ku，Kc 的调整是使速度的瞬态响应尽可能好，这样就为下一步

校正工作作好了准备。
　　在这一步骤中，

β 不为 1，而由 β 的控制规则表根据瞬时 Te 和 Te 得到修正。比例因子

近似取步骤

1 中的 2 倍，以保持一致的上升速度，量化因子的调整同上一步骤。模糊规则模

糊推理采用

Mamdani 推理法，解模糊采用加权平均法。

　　永磁同步电机速度估计当电机稳态运行时，永磁同步电机定子旋转速度与转子旋转速
度

相

等

，

即

ωs=ωr

。

在

转

子

坐

标

系

中

有

：

（

arctan）qsrddtφθωφ=2qdqdqdtddtdφ+（10）dtdφ=sdRiu（11）qddtφ=qsuiR（12）在假定定

转子磁链矢量旋转速度一致的前提下，电机转子速度估算值为：

2qsdsqrdquiRuiRφωφ

　　实验研究为了验证本文所提出方案的正确性，对所示的自适应模糊逻辑永磁同步电机
直接转矩控制系统进行了大量的仿真实验研究。仿真实验所用的永磁同步电机参数如。
　　结论本文提出一种新的无速度传感器自适应模糊逻辑永磁同步电机直接转矩控制方法。
这种方案可以有效地减少转矩脉动并保持恒定的开关频率，特别是在低速的时候，同时建
立了内埋式永磁同步电机转速辨识模型。自适应模糊控制器可以根据转矩的变化趋势通过模
糊自适应规则库在线调整占空比，从而得到每一采样周期的最优占空比。这种方法可以有效
地控制输出转矩和限制开关频率的变化。这种新的自适应模糊逻辑永磁同步电机直接转矩控
制策略介绍了一种两状态（传统方法选择的有效矢量和反电压矢量）调节方法。