电机的反馈线性化控制

自动控制原理反馈线性化知识点总结自动控制原理中，反馈线性化是一种重要的技术手段，用于对非线性系统进行线性化处理，以便于运用线性控制理论进行分析和设计。

本文将对反馈线性化的知识点进行总结。

一、反馈控制的基本原理反馈控制是指系统通过测量输出信号并与期望信号进行比较，从而产生控制信号作用于系统，使其输出信号趋近于期望值。

反馈控制可以提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。

二、非线性系统的线性化1. 线性化的概念线性化是指通过近似处理使非线性系统在某一工作点附近表现出线性系统的特性。

线性化可以使非线性系统的分析和设计更加简化。

2. 线性化方法（1）泰勒级数展开法：通过对非线性函数进行泰勒级数展开，并保留一阶或二阶项，得到线性化后的系统模型。

（2）局部仿射变换法：通过适当的仿射变换，将非线性系统线性化为线性系统。

（3）偏微分方程法：对非线性系统的偏微分方程进行线性化处理，得到线性系统的模型。

三、反馈线性化的基本原理1. 概念反馈线性化是指通过设计反馈控制器，将非线性系统转化为线性系统。

2. 反馈线性化的步骤（1）选择工作点：选择一个具有良好控制性能的工作点作为线性化的基准。

（2）线性化建模：使用线性化方法得到系统在工作点附近的线性模型。

（3）设计反馈控制器：设计合适的反馈控制器，使得线性化后的系统具有期望的响应特性。

（4）验证和优化：通过仿真或实验验证线性化的效果，并对控制器进行优化。

四、反馈线性化的应用1. 飞行器控制在飞行器自动控制系统中，应用反馈线性化技术可以将飞行器的动力学模型线性化，从而进行姿态控制、航迹控制等任务。

2. 汽车悬挂系统控制反馈线性化技术可以将汽车悬挂系统的非线性特性线性化，实现对车身姿态的控制，提高汽车行驶的稳定性和舒适性。

3. 机器人控制在机器人的运动控制中，通过反馈线性化技术可以实现对机器人姿态和轨迹的精确控制，提高机器人的定位和导航能力。

五、反馈线性化的优缺点1. 优点（1）能够将非线性系统转化为线性系统，利用线性控制理论进行设计和分析。

电机系统节能基于鲁棒H∞控制的永磁直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制的研究蓝益鹏张琳琳(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110178)摘要高速，高精直线伺服系统要求实现对速度的快速精确跟踪，但是，由于模型的非线性和变量间的耦合给系统控制带来困难。

在高速、高精速度跟踪控制中，电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近，不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦，否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质。

因此，采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PM LSM)模型的精确线性化和动态解耦。

利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。

通过设计鲁棒H。

控制器来实现速度跟踪控制。

仿真结果表明该方案PM L SM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能。

关键词：永磁直线同步电动机；速度跟踪控制；非线性系统；反馈线性化；鲁棒H^．控制St udy on Feed B a ck L i near i zat i on S pee d-t r a cki ng C ont r ol of Li ne arSer vo Sys t em B ased on R obus t H∞C ont r olL a n Y i pe ng Z ha ng L i nl i n(School of E l ect r i ca l E ngi neer i ng，Shenyang U ni ve r si t y of T echnol ogy，Shenyang110178)A bs t r act T he r a pi d pr ec i s i on t r a cki ng of s peed i s r equi red i n hi gh s peed and hi gh pre ci si on l i nea rs er v o s y s t em s，b ut i t i sdi ffi cul t t o c ont r ol becaus e of t he nonl i nea r i t y of t he s ys t em m od el and t hecou pl i ng bet w een t he vari a bl es．T he va r i abl e proc es s es of t he c ur r e nt and s peed i s r e l at i v e propi nqui t y i nt he t i m e s ca l e，t her ef or e t he m agn et i c f i e l d di r ec t i ona l vect or cont rol m e t hod can not s i m p l y be used f ort he st at i c decoupl i ng，ot her w i se t he qual i t y of s peed t r a cki ng w i l l be da m a ge d by t he nonl i ne ar cou pl i ngbet w een t he c ur r e nt and s peed．T he f eed back l i ne ar i zat i on m et h od is us ed t o achi eve t he pr ec i s i onl i ne ar i zat i on and dyna m i c decoup l i ng of t he per m anent—m agnet l i nea r s ynchr onous m ot or(PM L SM)s er v o s yst em．T he nonl i ne ar coor di nat e com m ut at i on and nonl i ne ar f eed back ar e used f or decoup l i ng t hes er v o t o unat t ach edl i ne ar c u r r ent s ub—sys t em and s peed s ub—s y s t em．A r obust H—cont r ol l er isdes i g ned t o r e al i z e spee d．t r acki ng c ont r01．S om e s i m ul a t i on r esu l t s sho w t h at t hi s cont rol s ch em e m ak est he PM L SM s er v o s ys t em have goo d r obust s pe ed—t ra c ki ng per form ance．K ey w or ds：per m anent—m agnet l i nea r s ynchr onous m ot or；s peed t racki ng con t r ol：non l i nears ys t em：f eedbackl i nea^zat i on：r o bus t H。

基于SVPWM永磁同步电机反馈线性化控制作者：刘小河王鹤华来源：《现代电子技术》2013年第12期摘要：为了实现对永磁同步电机很好控制的目的，采用反馈线性化的方法，通过求取输出变量的李导数，得到需要的坐标变换和状态反馈变量，设计了控制器。

利用MatLab7.6/Simulink做了基于SVPWM的永磁同步电机的反馈线性化控制仿真实验。

在加不同大小负载的情况下，验证算法对不同负载速度跟踪的效果，获得了反馈线性化控制对永磁同步电机跟踪控制效果好的结果，得到了反馈线性化控制具有很好的鲁棒稳定性，是控制非线性系统的一个好方法结论。

关键词：永磁同步电机；反馈线性化； SVPWM 跟踪控制；鲁棒稳定性中图分类号： TN911⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）12⁃0159⁃040 引言近年来，随着高性能永磁体材料技术、电力电子技术和微电子技术，特别是矢量控制理论和自动控制理论的发展。

使得永磁同步电机控制系统得到了迅速的发展[1]。

作为一个非线性系统，对其进行精确的控制受到了很多学者的研究和关注，其中一个基于反馈线性化的研究也取得了很快发展，已经成功地解决了许多问题，并且在一定领域上取得了很好的控制效果。

该方法是通过计算输出变量的李导数，得到需要的坐标变换量和状态反馈控制量，使非线性问题转化为线性问题。

其中文献[2]研究了异步电机的反馈线性化控制问题，并取得了不错的控制效果，文献[3]研究了永磁同步电机的反馈线性化的位置控制。

从以上结果来看，在模型精确化后反馈线性化控制对一类非线性系统有很好的控制效果。

总而言之反馈线性化是一个很好处理非线性系统方法。

2 永磁同步电机数学模型永磁同步电机的定子和普通电励磁三相同步电机的定子是相似的。

如果永磁体产生的感应电动势与励磁线圈产生的感应电动势一样，也是正弦的，那么永磁同步电机的数学模型与电励磁同步电机基本相同[1]。

为简化分析，作如下假设：忽略铁心饱和效应；气隙磁场呈正弦分布；不计涡流和磁滞损耗；转子上没有阻尼绕组，永磁体也没有阻尼作用。

基于五段式SVPWM的永磁同步电机反馈线性化直接转矩控制作者：邱赫男王旭东李志伟那日沙来源：《哈尔滨理工大学学报》2015年第06期摘要：针对永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动较大的问题，引入反馈线性化理论，结合空间矢量脉宽调制技术（SVPWM），提出了使原系统实现输入输出线性化控制的改进方法。

首先分析了控制系统实现反馈线性化的条件，给出了线性化系统控制模型，采用五段式SVPWM的控制算法，最后与传统直接转矩控制系统进行了仿真对比。

结果表明，基于SVPWM的永磁同步电机反馈线性化直接转矩控制系统显著抑制了转矩和磁链的脉动，并且具有理想的动静态性能。

关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；反馈线性化；SVPWM中图分类号：TM341 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2015）06-0065-060 引言永磁同步电机的直接转矩控制凭借着良好的动态性能和较强的鲁棒性，受到了国内外电力电子技术界和产业界的广泛关注。

传统的直接转矩控制采用bang-bang控制策略，这使得转矩和磁链脉动很大。

为此，国内外学者在近年来做了大量的研究。

西安交大何栋炜等人采用了卡尔曼滤波磁链观测器对磁链进行估计，这种方法减小了转矩脉动。

美国威斯康星大学电气工程系的Robert D.Lorenz教授提出了无差拍直接转矩和磁链控制（DB-DFTC）控制方法。

Wei Xu 提出一种低开关频率下的无差拍直接转矩控制器，使得开关损耗达到了最小化。

永磁同步电机的数学模型具有多变量、强耦合的非线性特点，反馈线性化方法能通过对系统进行坐标变换和状态反馈，在输入与输出之间建立线性关系，从而将非线性系统转变成线性系统，实现系统解耦。

通过反馈线性化技术获得的线性模型是精确的状态变换的结果，这样就可以采用线性化理论来设计控制器。

SVPWM技术作为一种优化的PWM技术，能明显的减小逆变器输出电流的谐波成分，降低脉动转矩，且其控制简单，数字化实现方便，电压利用率高。

交流电机控制系统中的几种控制算法分析介绍1 引言随着电力电子器件及微电子器件的迅速发展，以及现代控制理论在交流调速传动中的具体应用，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围传动；从单机传动到多机传动协调运转，几乎都可采用交流传动。

但交流电机本质上是一个非线性的被控对象，电机参数在实际应用中会发生变化，而且可能存在比较严重的外部干扰。

经典控制理论不能克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响，因而控制性能将会受到影响。

要获得高性能的交流电机控制系统，就必须研究先进的控制算法以弥补经典控制的缺陷和不足。

近年来，随着现代控制理论的发展，先进控制算法被广泛应用于交流电机控制系统，例如自适应控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等，并取得一定成果。

因此，这里将简要介绍目前交流电机控制系统中应用较多的几种控制算法。

2 交流电机控制系统的控制算法2．1 PI控制PI控制器以其简单、有效、实用的特性，广泛应用于交流电机控制系统。

交流电机调速系统的速度环和电流环调节器均使用PI 控制器。

但交流电机是一个强耦合的非线性对象，并且其应用环境较为复杂且常常存在各种干扰，电机参数也会在运行过程中发生变化。

因此，PI控制器在交流电机调速中由于自身特点还存在不足，例如：PI控制器直接获取目标和实际之间的误差，这样就会由于初始控制力太大而出现超调，从而无法解决快速性和稳定性之间的矛盾；控制过程中，PI参数一旦确定，则无法在线自调整以适应对象参数的变化，即同一PI参数一般难以适用不同电机转速；PI控制器参数适用控制对象范围小。

所以交流电机采用PI控制难以取得令人满意的调速性能，尤其是在对控制精度要求较高的场合。

近年来，出现了模糊PI、自适应PI、神经网络PI等新型PI控制器，在一定程度上改善、提高了交流电机的调速性能。

2．2 模糊控制模糊控制是利用模糊集合来刻画人们日常所使用概念中的模糊性，使控制器更逼真模仿熟。