基于MATLAB的永磁体直线电机的设计

Value Engineering———————————————————————作者简介:李艳芳（1983-），女，山西忻州人，硕士研究生，副教授，研究方向为电力电子技术和智能控制。

基于的永磁同步电机矢量控制系统的设计Design of Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control System Based on MATLAB李艳芳LI Yan-fang（西安工商学院，西安710200）（Xi'an Institute of Technology and Business ，Xi'an 710200，China ）摘要:本文专注于永磁同步电机（PMSM ）的转子磁场矢量控制策略，构建了一个转速与电流双闭环的矢量控制系统。

我们利用SIMULINK 工具，为该系统创建了仿真模型，并通过实验对其进行了验证。

分析结果显示，永磁同步电机矢量控制系统具有显著的优势。

此外，我们对系统进行了详细的建模和解析，并构建了一个恒定磁同步平台。

这一平台为后续的实验研究提供了坚实的基础。

Abstract:This article focuses on the rotor magnetic field vector control strategy of permanent magnet synchronous motor (PMSM),andconstructs a speed and current double closed-loop vector control system.We used SIMULINK tool to create a simulation model for this system,and verified it through experiments.The analysis results show that the permanent magnet synchronous motor vector control system has significant advantages.In addition,we have carried out detailed modeling and analysis of the system,and built a constant magnetic synchronization platform.This platform provides a solid foundation for subsequent experimental research.关键词:永磁同步电机；矢量控制；SIMULINK ；SVPWMKey words:permanent magnet synchronous motor ；vector control ；SIMULINK ；SVPWM 中图分类号:TM341文献标识码:A文章编号:1006-4311（2024）12-097-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2024.12.0280引言在特定领域中，永磁同步电机常常面临较为严苛的使用环境，这些环境要求高精度和很强的适应性。

基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计杨娜;袁庆庆;宋斌【摘要】针对永磁同步电机控制系统设计时,单独采用Matlab建模仿真方式多参数整定繁琐的问题,提出了一种基于Matlab与Lab-VIEW相结合的混合仿真方法.首先,理论分析了永磁同步电机在多坐标系中的数学模型,利用该数学模型在Matlab/Simulink环境中搭建了底层电机控制模型,并基于LabVIEW设计了电机系统测试界面.然后,利用仿真接口工具包-SIT使Matlab和LabVIEW保持同步通讯,在LabVIEW上层测试界面上对电机系统仿真参数进行整定.最后,为验证该混合仿真方法的可靠性,分别建立传统Matlab仿真模型与混合仿真模型,对电机进行了仿真实验.研究结果表明,该混合仿真模型与Matlab单独仿真模型的结果具有较高的吻合性,并符合理论计算结果.这种混合仿真方法在保证实验结果的正确性下,简化了永磁同步电机控制系统的参数整定;同时能从LabVIEW界面上直接查看仿真波形,进一步缩短了调试时间,提高了系统仿真效率.%Aiming at dealing with multi-parameters setting problem when simulate control system for permanent magnet synchronous motors (PMSM) on Matlab platform,this paper proposed a novel hybrid-simulation method,which based on Matlab and LabVIEW platforms.First of all,theoretical analysis of mathematic model on multi-dimension system was provided,with which simulation prototype was built on Matlab/Simulink and testing interface was designed on LabVIEW.After that,SIT kit was used to keep synchronous communication between Matlab and LabVIEW,and parameters could be adjusted to control the prototype on LabVIEW.Moreover,simulation prototypes both based on Matlab and hybrid-simulation method were built to verify thereliability of this method.The results indicate that hybrid-simulation method coincide with Matlab simulation method,and also meet the calculation result.Furthermore,this hybrid-simulation method owns merits like reliable simulation results,simplify parameters setting,real-time waveform available on LabVIEW,shorter simulation period and higher simulation efficiency.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】5页(P278-281,303)【关键词】永磁同步电机;参数整定;Matlab;LabVIEW【作者】杨娜;袁庆庆;宋斌【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TH39;TM351永磁同步电机具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、温升低等特点，被广泛应用于各个领域，如：电动汽车、轨道交通、电梯等领域。

摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。

永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。

以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。

目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。

在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。

关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。

ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。

《电机技术》２００５年第２期．　１１　．摘要：永磁同步电机（ＰＭＳＭ）控制系统仿真建模在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下，通过对独立的ＰＭＳＭ本体、ｄｑ坐标系向ａｂｃ坐标系转换、三相电流源逆变器、速度控制器等功能模块的建立与组合，构建ＰＭＳＭ控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。

仿真结果证明该模型的有效性，验证其控制算法，为ＰＭＳＭ控制系统的设计和调试提供基础。

关键词：永磁同步电机仿真建模Ｍａｔｌａｂ闭环Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌｉｎｋ－ｉｎｇ　ｔｈｅ　ＰＭＳＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｔｌａｂ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　ＩｎＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，　ｔｈｅ　ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｂｌｏｃｋｓ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ＰＭＳＭｂｌｏｃｋ，　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｄｑ　ｔｏ　ａｂｃｂｌｏｃｋ，　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂｌｏｃｋ，ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｅｃｔ，ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｍｏｄｅｌｅｄ．Ｂｙ　ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｂｌｏｃｋｓ，ｔｗｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｏｏｐｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ．ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｕｔｅｒ　ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ．Ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕ－ｌａｔｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ　ａｃｔｕａｌ　ｍｏｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ＰＭＳＭＭｏｄｅｌｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＭａｔｌａｂＣｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ１引言永磁同步电机（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏ－ｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ，简称ＰＭＳＭ）广泛应用于伺服驱动系统。

matlab simulink 永磁同步电机概述及解释说明1. 引言1.1 概述在电力传动领域中，永磁同步电机已成为一种重要的电机类型。

相比于传统的感应电机和直流电机，永磁同步电机具有高效率、高功率密度和较低的维护成本等优势。

随着现代工业对能源效率和环境保护的日益重视，永磁同步电机在工业应用中得到了广泛的推广和应用。

本文将介绍永磁同步电机及其与Matlab Simulink的结合。

首先，我们将简要介绍Matlab Simulink软件以及其在工程领域中的应用。

接下来，我们将详细介绍永磁同步电机的基本原理、结构特点以及在工业中的实际应用情况。

然后，我们将重点讲解如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机，并通过仿真设计过程详解该方法的具体操作步骤。

最后，我们将分析仿真结果，评估永磁同步电机性能以及控制策略调整优化方法论述与解释。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、Matlab Simulink简介、永磁同步电机简介、Matlab Simulink建模永磁同步电机原理及方法解析以及结论与展望。

在引言部分，我们将概述本文的主要内容和结构安排，为读者提供一个整体的框架。

接下来的各个部分将逐一介绍Matlab Simulink软件、永磁同步电机以及它们之间的关联，并详细解释如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机以及评估其性能和优化控制策略。

最后，我们将总结全文观点并对未来永磁同步电机建模与控制策略设计进行展望。

1.3 目的本文的目的是介绍Matlab Simulink和永磁同步电机，并阐述它们之间的关系。

通过对Matlab Simulink建模永磁同步电机过程的详细解释，读者可以了解到使用该软件进行系统建模和仿真的好处，并且理解永磁同步电机在工业中的应用情况以及其优势和局限性。

此外，我们还将分享一些调整优化方法，帮助读者评估永磁同步电机性能并设计出更高效的控制策略。

通过本文的阅读，读者将对Matlab Simulink和永磁同步电机有更深入的了解，并对未来的相关研究和应用有所展望。

基于MATLAB的永磁体直线电机的设计王雪艳【摘要】理想面电流模型建立在充分均匀磁化的单块矩形永磁体上,在MATLAB 程序语言中根据毕奥一萨伐尔定律公式进行编程,运用符号运算推导出磁体外一点的磁感应强度的微分符号表达式,然后通过数值积分得到矩形永磁体的空间磁场分布数据,并绘制出曲线图.再进一步利用多块矩形永磁体构成简单的直线电机磁场模型,通过编程对通电线圈的受力情况做分析计算,线圈在磁场中的受力变化曲线图通过数值积分的方法得到.通过线圈受力曲线分析,对直线电机工作原理与设计进行初步探讨.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)018【总页数】5页(P107-111)【关键词】永磁体;磁场分布;直线电机【作者】王雪艳【作者单位】淄博职业学院,淄博255314【正文语种】中文【中图分类】TP391.720 引言一台旋转运动的电动机沿着半径方向的剖面图与直线电动机的相同。

其简单的结构和运动方式来带了高效率。

磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的最好的例子。

航空母舰上的飞机电磁弹射器也可以使用直线电机（未运用，正处于研究阶段）。

目前直线电机的应用已经越来越广泛。

本文以永磁电机为例探讨直线电机的工作原理和设计思路。

随着计算机技术的发展，电机设计方法的发展日新月异。

目前最常用的是用商业的专用软件来进行设计，但是要找到一种既有针对性又符合自己设计风格的软件并不容易，自己编程来辅助设计势在必行。

程序需要根据毕奥—萨伐尔定律计算磁场，鉴于计算过程比较复杂，国内的研究成果仅有：兰州大学苟晓凡等学者的《矩形永磁体磁场分布的解析表达式》（国家自然科学重点基金项目）。

经本文研究后发现，借助于MATLAB工具强大的公式推导和数值运算能力，只需用简单的程序语句便可计算出数据，然后绘制出直观图像，此法比传统的方法高效简便。

MATLAB还提供了各种丰富的工具箱，比如神经网络工具箱、优化工具箱等等，可以很方便地利用它们去进行更深层次的研究。

交流调速系统课程设计报告基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真学院：年级：班级：电姓名：学号：基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真Simulation and Design on the Vector Control System of PMSMBased on Matlab/Simulink摘要在现代化工业生产中，电机及其控制系统占有着举足轻重的地位。

具有更高的运行精度，更大的调速范围，更短的调节时间的电机控制系统的开发是现代化工业控制领域的热门研究方向。

而永磁同步电机因其自身优良的特性，逐渐成为了工业控制中电机伺服系统中的主流电机，因此研究设计出能够适应现代化工业控制要求的永磁同步电机的控制系统有着越来越重要的意义。

本课题以电机的矢量控制算法为理论基础，研究了永磁同步电机的组成原理和数学模型，分析了电机的矢量控制系统的基本原理与控制策略，论述了永磁同步电机矢量控制系统实现的可行性，之后对电机的变频驱动技术SVPWM作了比较详尽的论述。

在控制系统的实际设计与搭建阶段，课题介绍了控制系统的主要电路，包括功率驱动电路，供电电路与电源电路以及传感器电路等等，在系统的软件设计中，描述了软件系统主要部分的程序流程，重点介绍了系统的中断流程，SVPWM的生成与输出，电机的启动与定位的PI算法和调节算法的软件实现，最后给出了永磁同步电机矢量控制系统软件实现的总体程序流程。

在课题的最后，对控制系统做了比较全面的运行仿真，测量了电机控制系统的输出波形和调整过程波形，对系统的性能做出了分析与评价，控制系统在经过调试以后，成功实现了电机矢量控制算法，有着良好的转矩与速度响应，调整精度高，运行比较稳定，基本达到了课题预期的效果。

关键词：永磁同步电机，矢量控制系统SVPWM，Matlab/SimulinkAbstractIn the modem industrial production, the electric motor and its control system occupy a prominent position. To develop a motor’s control system that has a higher running precision, larger speed-regulating range, and shorter adjusting time is a popular research direction in the modem industrial control system, and the Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) is gradually becoming the essential motor for the motor servo system because of excellent characteristics itself, so the research and design on the control system of PMSM which can adapt requirements for modern industrial control has more and more practical significance.This paper takes the vector control algorithm of motor as the theoretical foundation. First,it studies the PMSM’s composing principle and mathematical model, then analyses the basic principle and control strategy of vector control, and discusses the feasibility for the vector control system of PMSM, and then it makes a detailed treatise on SVPWM technique to drive the motor with frequency conversion.At the stage of actual designing and establishing for the control system , the paper introduces the main electric circuit of control system, including the power driving circuit, the power supply circuit and the sensor circuit etc., then it describes the main program flow of software system, and the points introduced are the interruption’s flow of system, the generation and output of SVPWM, the starting and position fixing algorithm of motor and PI adjustment with software implementation, in the last it shows the total software program flow for vector control system of PMSM.At the last part of paper, it takes an overall debugging for the control system, and measures many outputting and adjusting process wave forms and then it makes an analysis and evaluation on the performance of system. The control system succeeds to carry out the vector control algorithm on PMSM, and it can exhibits speed and torque response well. The system has a high adjusting precision and circulates stably, so it achieves the expectative effect basically.Key Words:PMSM; vector control system; SVPWM; Matlab/Simulink目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 电机现代控制技术的发展概况 (1)1.2 同步电机的分类与特点 (2)1.3 同步电机的调速控制系统 (4)1.4 现代电力电子技术的发展 (6)1.5 PWM技术的应用 (7)1.6 本论文的研究背景与主要内容 (8)2 永磁同步电机的原理与数学模型 (10)2.1 永磁同步电机组成与原理 (10)2.2 永磁同步电机的数学模型 (12)3 永磁同步电机矢量控制系统原理与实现 (15)3.1 电机矢量控制系统的基本思想 (15)3.2 电机矢量控制中的坐标变换 (15)3.2.1 矢量控制系统中的三种坐标系 (15)3.2.2 三相定子坐标系与两相定子坐标系变换(3s-2s) (17)3.2.3 两相定子坐标系与两相旋转坐标系变换(2s-2r) (18)3.2.4 两相定子坐标系与两相转子旋转坐标系的变换（2t-2s） (19)3.3 电压空间矢量的实现 (20)4 永磁同步电机直接转矩控制仿真 (24)4.1 仿真软件 (24)4.2 仿真模型 (24)4.2.1 定子电流转换模块 (25)4.2.2 定子电压转换模块 (25)4.2.3 定子磁链计算模块 (26)4.2.4 电磁转矩计算模块 (26)4.2.5 磁链位置判断模块 (26)4.2.6 开关表模块 (27)4.3 仿真结果分析 (27)5 结论 (30)参考文献 (31)1绪论1.1电机现代控制技术的发展概况电机现代控制技术是实现高性能伺服驱动的核心技术，也是先进的工业控制技术最具代表性的标志之一。

收稿日期:2003-07-143基金项目:教育部科学技术研究重点项目(03131);广州市科技计划项目(2002J1-C0041)　作者简介:谢运祥(1965-),男,教授,主要从事电力电子与电力传动研究.E2mail:drxyx@ 文章编号:1000-565X(2004)01-0019-05基于MA TLAB/Simulink的永磁同步电机直接转矩控制仿真建模3谢运祥　卢柱强(华南理工大学电力学院,广东广州510640)摘　要:介绍了永磁同步电机直接转矩控制系统各个环节的MA TLAB/Simulink建模方法,并对系统进行仿真,研究了系统的性能以及PI控制器参数对系统性能的影响,同时比较了不同转矩滞环环宽的转矩脉动情形.结果表明,该系统具有良好的转速、转矩响应.随着转矩滞环环宽的变小,转矩的脉动幅度也随之减小.PI控制器参数中,随着比例系数K p的增大,系统动态响应加快,积分系数K i则主要影响系统的稳态误差,两者必须协调才能使系统达到较好的性能.关键词:同步电机;直接转矩控制;仿真;MA TLAB/Simulink建模中图分类号:TM92 文献标识码:A 直接转矩控制(Direct Torque Control,简称D TC)是继矢量控制技术之后的一种新方法.它采取定子磁链定向,利用离散的两点式(Band2Band)进行调节,并直接对电机的磁链和转矩进行控制,使电机转矩响应迅速[1],人们最先将此方法应用于感应电机控制中.随着电机技术的迅速发展,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)已获得越来越广泛的应用,将D TC控制策略应用于永磁同步电机控制中,以提高电机的快速转矩响应,成为研究者关注的课题[2,3].由于电机转矩和磁链的计算对控制系统性能影响较大,为了获得满意的转矩计算,仿真研究是最有效的工具和手段.本文中利用MA TLAB软件下的Simulink仿真工具对PMSM D TC系统进行仿真;同时还详细地介绍了D TC系统中各控制计算单元的模型的建立,并分析控制系统的性能.1　永磁同步电机的直接转矩控制1.1　永磁同步电机的数学模型假设PMSM具有正弦波反电势,磁路线性且不考虑磁路饱和,忽略电机中的涡流损耗和磁滞损耗,可得到PMSM在转子同步旋转坐标系d—q轴系下的数学模型为ψd=L d i d+ψf(1)ψq=L q i q(2) u d=R s i d+pψd-ωrψq(3)u q=R s i q+pψq+ωrψd(4)T e=32n p(ψd i q-ψq i d)(5) T e-T m=Jdωrd t+Bωr(6)式中:ψd、ψq为定子磁链d、q轴分量;L d、L q为定子绕组d、q轴等效电感;i d、i q为定子电流d、q轴分量;u d、u q为定子电压d、q轴分量;ψf为转子磁链;R s为定子绕组电阻;p为微分算子;ωr为转子机械角速度;T e为电磁转矩;n p为电机极对数;T m 为负载转矩;J为电机转动惯量;B为粘滞系数. 1.2　直接转矩控制系统直接转矩控制的结构原理如图1所示,它由逆华南理工大学学报(自然科学版)第32卷第1期Journal of South China University of Technology Vol.32　No.1 2004年1月(Natural Science Edition)January　2004变器、PMSM 、磁链估算、转矩估算、转子位置估算、开关表和调节器等组成.控制系统将电机给定转速和实际转速的误差,经调节器输出给定转矩信号;同时系统根据检测的电机三相电流和电压值,利用磁链模型和转矩模型分别计算电机的磁链和转矩大小,计算电机转子的位置、电机给定磁链和转矩与实际值的误差;然后根据它们的状态选择逆变器的开关矢量,使电机能按控制要求调节输出转矩,最终达到调速的目的.图1　直接转矩控制系统框图Fig.1　Block diagram of direct torque controlsystem在实际的直接转矩控制系统中,需要采样电机的三相电流,且需进行坐标变换以便于计算.各坐标变换关系如图2所示.图2　坐标变换矢量图Fig.2　Vector diagram of different reference flame坐标变换公式为x αx β=231　-12　-12・x ax bx c (7)x αx β=cos θ　-sin θsin θ cos θ・x d x q(8)式中:x α、x β表示α—β坐标系变量;x a 、x b 、x c 分别表示abc 坐标系变量.在两相α—β坐标系下,电机定子磁链在α—β轴上的分量ψα和ψβ可表示为ψα=∫(u α-R s ・i α)d t (9)ψβ=∫(u β-R s ・i β)d t(10)式中u α、u β、i α、i β分别为电机电压和电流在α—β坐标轴的分量,而定子磁链的位置则可通过α—β轴的分量和它们的正负号来决定.由式(5),(8)可以推导出α—β坐标系的转矩估算公式如下:T e =32n p (ψαi β-ψβi α)(11)前面已经介绍过,D TC 系统是根据电机的转矩误差状态、磁链误差状态和磁链位置来选择逆变器的开关信号.如果将逆变器的开关状态也进行定义,设逆变器桥臂上管导通时定义为状态“1”,下管通时定义为“0”,则三相桥臂上的开关S a 、S b 、S c 共有8种状态组合,其中6个非零电压矢量V 1～V 6和两个零电压矢量V 0、V 7的分布如图3所示.当施加电压矢量与ψs 夹角小于π2时,将使磁链幅值增加;当大于π2时,磁链幅值减小.当电压矢量超前于ψs 时,转矩增加;落后于ψs 时,转矩减小.图3　电压矢量和区段划分Fig.3　Voltage vectors and zoning用<、τ分别表示电机磁链和转矩的给定值和实际值的误差状态,当给定值比实际值大时状态为1,否则状态为0,则由<、τ的状态以及磁链所处分区的位置,便可按表1选择开关电压矢量.表1中的S 是为了便于在Simulink 中实现查表而设置的一个变量S =2<+τ+1(12)表1　直接转矩控制系统开关表Table 1　Switching table for DTC systemS <τθ1θ2θ3θ4θ5θ6411V 6V 2V 3V 1V 5V 4310V 5V 4V 6V 2V 3V 1201V 2V 3V 1V 5V 4V 61V 1V 5V 4V 6V 2V 320　华南理工大学学报(自然科学版)第32卷　2　系统仿真模型的组建在PMSM D TC 仿真系统中,主要使用Simulink 库和PSB (Power System Blockset )库中的模块.本研究的仿真模型是基于MA TLAB 6.1/Simulink 4.1上构建[4].2.1　仿真系统利用Simulink 搭建图1的仿真模型如图4所示.它包括3/2变换、磁链估算和转矩估算等子系统.进行磁链估算时,磁链初值不宜为0,否则仿真会出错.因此在磁链估算子系统中,要给积分模块(Integrator )赋一个初值(Initial C ondition ),本文中设为0.01.图4　基于MA TLAB/Simulink 的PMSM DTC 系统的仿真模型Fig.4　Simulation model of PMSM DTC system based on MA TLAB/Simulink 在逆变器和PMSM 子模块间,接入电压测量装置以观测A 、B 相间电压,因为当Simulink 模块与PSB 模块相连时,要求接入一个电气测量模块,否则仿真会出现错误.2.2　区段判断的实现定子磁链矢量所在的区段我们可以根据磁链在α—β坐标上的分量进行判定,由ψα的正负确定定子磁链矢量的象限,再由αtan (ψβψα)决定定子磁链矢量的具体位置.其实现模块如图5所示.其中的MA TLAB 函数模块是用来调用MA TLAB 中求反正切的函数,开关模块是一个2选1的输出,其输出再经过图5(b )子系统便可以得到区段结果.表2为磁链位置所对应的区段值.2.3　转矩调节信号τ和磁链调节信号<在转矩控制系统中,转矩给定T 3e 是由速度环PI 控制器输出获得的.磁链和转矩的误差信号,按式(12)进行计算以后输出,磁链和转矩的误差信号的具体实现过程如图6所示.图5　磁链区段的确定Fig.5　Determining the sector of flux linkage表2　磁链区段和角度的关系T able 2　Relationship between flux linkage sector and delta角度区段角度区段[-π/2,-π/6)θ6[-π/6,π/6)θ1[π/6,π/2)θ2[π/2,5π/6)θ3[5π/6,7π/6)θ4[7π/6,3π/2)θ5　第1期谢运祥等:基于MA TLAB/Simulink 的永磁同步电机直接转矩控制仿真建模21图6　转矩和磁链误差信号Fig.6　Error signal of torque and flux linkage2.4　其他模型的建立按照以上相类似的方法,我们对逆变器及其驱动信号、坐标的变换、u α和u β的获取、电机磁链的估算和转矩的估算等等,建立相应的Simulink 模型,如图7所示.图7　PMSM DTC 仿真系统的其他子系统Fig.7　Other subsystems in the PMSM DTC systemsimulation model3　仿真结果及分析在仿真开始以前,可执行菜单S imulation —S imu 2lation Parameters 设定仿真参数.本系统的PMSM 参数设定为:定子电阻R s =3Ω,直、交轴的等效电感L d =L q =0.168H ,转子磁链ψf =0.175Wb ,转动惯量图8　转速、磁链轨迹和转矩的仿真结果Fig.8　Simulation results of rotation s peed ,flux linkagetrail route and torque22　华南理工大学学报(自然科学版)第32卷　J =0.0008kg ・m 2,粘滞系数B =0,极对数n p =2.在此基础上便可以仿真分析控制系统的性能指标以及各因素的影响.图8是直接转矩控制系统的电机磁链轨迹、转速、转矩波形.图9反映了转矩滞环宽度对转矩脉动的影响,减小滞环宽度,有利于降低转矩脉动幅度.图10是负载和给定转速突变时的转矩和转速波形,其结果表明系统在阶跃变化时能够自动保持稳定运行状态.表3是通过仿真研究得到的不同PI 参数对系统性能的影响.图9　转矩滞环环宽对转矩脉动的影响Fig.9　E ffect of torque hysteresis width on thetorqueripple图10　系统的转速、转矩响应Fig.10　Torque and rotation s peed response of the system表3　PI 控制器参数对系统性能的影响Table 3　E ffect of PI controller parameters on systemperformance序号积分系数K i比例系数K p饱和限幅值稳定时间/s 转速超调/%10.02 1.5[-1.6,1.6]0.0580.6320.02 2.0[-1.6,1.6]0.0250.6530.10 1.5[-3.0,3.0]0.113 6.2540.10 2.0[-1.6,1.6]0.0680.7550.502.0[-1.6,1.6]0.0400.114　结束语利用MA TLAB/Simulink 建立永磁同步电机直接转矩控制系统,可以从理论上研究控制系统的性能及其相关因素的影响,仿真结果和分析所得到的结论是可信的.在建立实际系统之前,通过仿真研究对控制系统进行充分论证,可以提高研究效率.参考文献:[1]　T akahashi I ,Noguchi T.A new quick 2res ponse and high 2effi 2ciency control strategy of an induction m otor [J ].IEEE T rans on Industrial A pplications ,1986,22(5):821-827.[2]　Zhong L ,Rahman M F.Analysis of direct torque controlin permanent magnet drives [J ].IEEE Transactions on Power Electronics ,1997,12(3):528-535.[3]　田淳,胡育文.永磁同步电机直接转矩控制系统理论及控制方案的研究[J ].电工技术学报,2002(2):8-11.[4]　王沫然.Simulink 4建模及动态仿真[M ].北京:电子工业出版社,2002.Simulation and Modeling of Direct Torque Control of Perm anent 2m agnet Synchronous Motor B ased on MAT LAB/SimulinkXie Y un 2xiang L u Zhu 2qiang(College of Electric Power ,S outh China Univ.of Tech.,Guan gzhou 510640,Guangdong ,China )Abstract :The modeling of direct torque control system of permanent 2magnet synchronous motor based on MA TLAB/Simulink was introduced ,and the simulation of the system was carried out to research on the effect of PI controller parameters on the system performances.Also ,the relationship between torque hysteresis loop ’s width and torque ripple amplitude was analyzed.The results show that the direct torque control system gives a good response to the rotation speed and torque ,and that the torque ripple amplitude decreases with the reduction of torque hysteresis loop ’s width.The PI controller parameters K p and K i should be properly matched to achieve excellent system performance ,for a large scaling factor K p will accelerate the system ’s dynamic response ,while the integral coefficient K i mainly influences the system ’s static error.K ey w ords :synchronous motor ;direct torque control ;simulation ;MA TLAB/Simulink modeling　第1期谢运祥等:基于MA TLAB/Simulink 的永磁同步电机直接转矩控制仿真建模23。

基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制仿真姓名：学号：基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制1 永磁同步电动机的简介永磁同步电动机（PMSM）的转子采用永久磁钢励磁，目前多采用钐钴合金等稀土永磁材料。

由于无需电流励磁，不要电刷和滑环，因此体积小、结构简单、使用方便、可靠性高，同时具备同步电动机功率因素高、无转差损耗等特点。

永磁同步电动机转子结构灵活多样，不用的转子结构往往带来自身性能上的特点，因而永磁同步电动机可根据需要使用不同的转子结构形式，其在一定的功率范围内，可以比电磁式同步电动机具有更小的体积和重量。

永磁同步电动机的分类也多种多样，按工作主磁场的方向不同分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同可分为内转子式和外转子式；按供电频率控制方式的不同可分为他控式和自控式；按反电动势波形的不同，可分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机。

本为主要研究正弦波永磁同步电动机矢量控制调速系统，因此以下的永磁同步电动机均指正弦波永磁同步电动机。

2 永磁同步电动机的数学模型永磁同步电动机是利用定子的三相交流电流和永磁转子的磁场互相作用所产生的电磁转矩来带动电机转子转动的。

当定子电流的频率固定时，转子的转速也是固定的，并且与该频率成正比:fPn（2-1）(min)60r//m其中n 是同步转速，f 是定子电流频率，Pm 是永磁同步电动机极对数。

改变电机转速需要变化定子电流频率，也就是要采用变频器对永磁同步电动机供电。

同时为了防止失步，必须保证电机转子的角频率与定子电源频率同步。

根据交流电机矢量控制原理，为了找出电机的控制规律，建立易于实现控制的数学模型，需要建立一个与永磁同步电动机转子同步旋转的d-q 坐标系，让d 轴与转子磁极重合，把永磁同步电动机定子的各参量都转化到d-q 旋转坐标系下。

假设电机是线性的，电机参数不随温度等外界条件变化而变化，忽略磁滞、涡流损耗，并认为转子无阻尼绕组，那么基于d-q 坐标系下的永磁同步电动机定子磁链方程为:d d d i L ψψ+= q q q i L =ψ （2-2）式中，r ψ为转子磁钢在定子上的耦合磁链，d L q L 分别为永磁同步电动机的直、交轴主电感;， d i , q i 分别为定子电流矢量的直(d)轴、交(q)轴分量。

基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。

然而，PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统，其中矢量控制（Vector Control, VC）是最常用的控制策略之一。

矢量控制，也称为场向量控制，其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量，并分别进行控制，从而实现电机的高性能运行。

这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解，并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。

MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。

通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库，用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。

本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。

将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理，然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。

接着，将通过一个具体的案例，展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真，并分析仿真结果，验证控制策略的有效性。

将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案。

通过本文的阅读，读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解，并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。

现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型文章标题：现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型摘要：现代永磁同步电机在工业应用中具有重要的地位，其控制原理和matlab仿真模型是研究永磁同步电机的重要内容。

本文结合控制原理和matlab仿真模型，对现代永磁同步电机进行全面评估和深度探讨，并对其进行个人观点和理解的分享。

正文：1. 现代永磁同步电机的基本结构和工作原理永磁同步电机是一种采用永磁材料作为励磁的同步电动机，其基本结构包括定子和转子两部分。

在工作时，永磁同步电机通过控制电流，实现对转子的精准控制，从而实现高效的能量转换。

2. 现代永磁同步电机的控制原理现代永磁同步电机的控制原理包括磁链定向控制、矢量控制和无传感器控制等技术。

在磁链定向控制中，通过对转子电流和定子电流进行精确控制，使得永磁同步电机能够实现高效的转矩输出和速度控制。

矢量控制技术可以更加准确地控制永磁同步电机的转子位置和速度，从而提高了电机的动态响应性能。

3. 现代永磁同步电机的matlab仿真模型在matlab中，可以通过建立电机的数学模型和控制算法，对永磁同步电机进行仿真分析。

采用Simulink工具箱，可以构建永磁同步电机的电路模型和控制系统模型，并进行多种工况下的仿真，从而验证电机的控制性能和稳定性。

4. 对现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型的个人观点和理解现代永磁同步电机通过先进的控制原理和matlab仿真模型，能够实现高效的能量转换和精准的控制。

在工程领域中，永磁同步电机具有广阔的应用前景，其控制原理和仿真模型研究对于提高电机的性能和稳定性具有重要意义。

总结与回顾：通过编写本文，我对现代永磁同步电机的控制原理和matlab仿真模型有了更深入的理解。

永磁同步电机作为一种高效、精准的电机，在工业应用中具有广泛的应用前景。

掌握其控制原理和仿真模型，对于提高电机性能和应用推广具有重要意义。

结语：现代永磁同步电机的控制原理及matlab仿真模型是一个充满挑战和机遇的领域，希望通过本文的了解和研究，能够对读者有所启发和帮助。

中图分类号:T M351　T M341 文献标识码:A 文章编号:100126848(2007)022*******基于Matlab 的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究龚云飞,富历新(哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨　150001)摘　要:在现代交流伺服系统中,矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制(S VP WM )技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。

为了更好地验证基于DSP 的交流调速矢量控制系统实际设计过程中各部分输出特性的正确性并为其设计提供必要的设计参数,利用Matlab /Si m ulink 工具箱搭建了系统的仿真模型。

仿真结果符合电机实际运行特性,为实际系统的设计提供了理论依据。

关键词:永磁同步电动机;建模;仿真;空间电压矢量脉宽调制;交流调速S i m ul a ti on of P M S M Vector Con trol Syste m ba sed on M a tl abG ONG Yun 2fei,F U L i 2xin(Robot I nstitute of Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150001,China )ABSTRACT:I n t oday πs AC servo syste m ,the vect or contr ol theory and S VP WM technique make the AC mot or can achieve the perfor mance as good as DC mot or .W hen designing the AC servo syste m ,in order t o test the correctness of every part πs out puts and p r ovide the necessary design para meters f or the re 2al syste m ,we built the si m ulati on model of the whole syste m with si m ulink t oolbox in matlab .The si m u 2lati on results accord with the real mot or πs perf or mance and p r ovide the theory basis for the designing of re 2al syste m.KEY WO R D S:P MS M;Modeling,Si m ulati on;S VP WM;AC servo syste m收稿日期:2005212227修改日期:20062032211　控制原理永磁同步电机矢量控制系统基本框图如图1所示。

基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究一、本文概述随着电机控制技术的快速发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在众多工业领域得到了广泛应用。

为了充分发挥永磁同步电机的性能优势，需要对其进行精确的控制。

矢量控制作为一种先进的电机控制策略，能够实现对电机转矩和磁链的独立控制，从而提高电机的动态和稳态性能。

对基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统进行仿真研究，对于深入理解电机控制原理、优化控制系统设计以及推动电机控制技术的发展具有重要意义。

本文旨在通过Matlab仿真平台，构建永磁同步电机的矢量控制系统模型，并对其进行仿真分析。

文章将介绍永磁同步电机的基本结构和工作原理，为后续的控制系统设计奠定基础。

接着，将详细阐述矢量控制的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。

在此基础上，文章将构建基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型，并对其进行仿真实验。

通过对仿真结果的分析，文章将评估矢量控制策略在永磁同步电机控制中的应用效果，并探讨可能的优化措施。

二、永磁同步电机的基本原理和特性永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种利用永久磁铁作为转子励磁源的同步电机。

其工作原理主要基于电磁感应定律和电磁力定律，结合现代电力电子技术和先进的控制理论，实现了对电机的高性能控制。

永磁同步电机的核心构造包括定子绕组和永磁体转子两大部分。

定子绕组与交流电源相连，通入三相对称电流后会产生旋转磁场，类似于异步电机中的定子磁场。

不同于异步电机的是，PMSM的转子上镶嵌有高性能稀土永磁材料，这些永磁体在电机运行时不需外部电源励磁，即可产生恒定的磁场。

当定子旋转磁场与转子永磁磁场相互作用时，便会在电机内部形成一个合成磁场，从而驱动转子跟随定子磁场同步旋转。

高效节能：由于取消了传统同步电机所需的励磁绕组和励磁电源，永磁电机减少了励磁损耗，效率通常能达到90以上，尤其在宽负载范围内保持较高的效率水平。

基于MATLAB的永磁同步电机位置观测器设计与仿真安徽理工大学 高子彦国网铜陵市义安区供电公司 张 陈本文基于滑模变结构理论设计了永磁同步电机位置观测器，通过引入双锁相环（PLL ）进行位置信号的解算，使波形更平滑，并在MATLAB 软件中进行了仿真。

仿真结果表明，该观测器能够实时正确辨识电机位置和速度。

引言：永磁同步电机（PMSM ）以其简单，高效的特点，被广泛应用于工业伺服驱动、电动汽车等领域。

精准的转子位置信息对于高性能PMSM 牵引系统至关重要。

一般地，其位置信息通过硬件传感器获得，但是安装传感器会增加系统成本和安装尺寸，而且面对复杂的环境，硬件传感器的可靠性会受到挑战。

故无传感器PMSM 控制技术的研究逐渐变成一个热点。

PMSM 基于无传感器控制的研究方向主要有低速和中高速两个方向。

前者，通常采用高频信号注入法。

后者，控制技术主要有：扩展卡尔曼滤波法（EKF ）、模型参考自适应法（MARS ）及滑模变结构法。

EKF 需要计算能力强大的控制器，且难以确定卡尔曼增益；MARS 需要电机精确的数学模型，且计算精度易受电机参数变化的影响。

相比较而言，滑模控制具有不连续性，对外部干扰和参数变化不敏感，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

因此，在电机控制领域具有广泛应用前景（谷善茂,何凤有,谭国俊,等.永磁同步电动机无传感器控制技术现状与发展[J].电工技术学报,2009,24(11):14-20）。

本文在 MATLAB 中搭建 PMSM 控制系统仿真框图，并按照PMSM 数学模型，设计滑模观测器。

在滑模观测器的定子反电势输出端，利用双锁相环方法提取转子位置角与转速（姜建国,韩康.基于滑模观测器的PMSM 无位置传感器矢量控制[J].组合机床与自动化加工技术,2017(7):126-129）。

最后基于MATLAB 仿真验证该观测器的有效性。

1 PMSM的数学模型图1 PMSM的无传感器矢量控制框图图2 基于双PLL滑模观测器SIMULINK仿真模型PMSM 一般采用的矢量控制，控制系统如图1所示。

基于Matlab/Simulink的永磁同步电机（PMSM）矢量控制仿真高延荣，舒志兵，耿宏涛摘要在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。

永磁同步电机（PMSM）是一个复杂耦合的非线性系统。

本文在Matlab/Simulink环境下，通过对PMSM本体、d/q坐标系向a/b/c坐标系转换等模块的建立与组合，构建了永磁同步电机控制系统仿真模型。

仿真结果证明了该系统模型的有效性。

关键词：Matlab/Simulink，永磁同步电机，电压空间矢量脉宽调制，仿真0、引言永磁同步电机（PMSM）是采用高能永磁体为转子，具有低惯性、快响应、高功率密度、低损耗、高效率等优点，成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一。

永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统已经向数字化方向发展。

因此如何建立有效的仿真模型具有十分重要的意义。

对于在Matlab中进行永磁同步电机（PMSM）建模仿真方法的研究已经受到广泛关注。

本文介绍了电压空间矢量脉宽调制原理并给出了坐标变换模块、SVPWM模块以及整个PMSM闭环矢量控制仿真模型，给出了仿真模型结构图和仿真结果。

1、电压空间矢量脉宽调制原理1.1电压空间矢量电机输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。

直接针对这个目标，把逆变器和异步电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制PWM电压，这样的控制方法称为“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以又称“电压空间矢量PWM控制”。

空间矢量是按电压所加绕组的空间位置来定义的。

在图1中，A、B、C分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差120°，三相定子相电压UA、UB、UC 分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量UA、UB、UC，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律变化，时间相位互差120°。

基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法1. 建立永磁同步电机模型
我们可以通过matlab中的Simulink工具箱建立永磁同步电机的模型，模型中包括电机本身和电机驱动系统。

该模型可以包括各种控制系统，比如位置控制、速度控制、电流控制等。

2. 设计控制系统
根据永磁同步电机的特性和实际控制需求，选定相应的控制策略。

常见的控制策略有FOC（磁场定向控制）、DTC（直接扭矩控制）等。

设计控制系统包括建立系统数学模型、设计控制算法、仿真验证等步骤。

3. 仿真实现
在matlab中进行仿真实现，根据设计的控制系统和模型参数，运行仿真程序，验证设计的控制系统的性能和功能是否符合实际控制要求，以此优化和完善控制系统。

4. 实验验证
在实验室或者实际应用场景中，进行实验验证，对控制系统进行调试和优化。

实
验验证可以通过实际硬件搭建或者仿真器件模拟等方式实现。

根据验证结果，并结合实际应用需求，对控制系统进行进一步优化和改进。

基于Matlab 的电动汽车用永磁同步电机控制系统设计摘要：近年来，随着能源的危机及人们对环境污染的重视，采用新型洁净的电动汽车代替传统以汽油为源动力的汽车已经成为当前各大汽车公司和科研院所研究的热点。

永磁同步电机以其结构简单、方便及易于实现等特点，成为目前电动汽车重要的动力驱动设备。

本文提出一种基于滑模理论的电动汽车用永磁同步电机速度控制策略，利用Matlab/Simulink软件将滑模控制与PI控制进行对比，验证了滑模控制具有更强的鲁棒性，为电动汽车驱动系统设计高鲁棒性的控制器提供一定的理论基础。

关键词：电动汽车；永磁同步电机；PID控制；滑模控制；1 引言汽车是人们的重要交通工具，然而由其带来的环境污染和能源危机问题已经成为新世纪人类所面临的两大亟待解决的难题。

如何在平衡汽车带来的便利的同时，最大程度上降低其带来的负面效应，是当前汽车制造业最为关注的问题[1]。

电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。

由于其对环境影响相对于传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟，尚处于研究阶段[2，3]。

本文以永磁同步电机驱动的电动汽车为研究对象，提出一种对系统参数及外部负载变化具有强鲁棒性的滑模速度控制策略，并通过仿真对该方案与传统PI 控制进行对比，验证该方法的有效性。

2 电动汽车用PMSM的数学模型为了便于分析PMSM机的特性，对其如下假设[74]：（1）忽略磁路饱和、磁滞和涡流损耗；（2）电机三相绕组对称分布情况理想，轴线互差120°电角度；（3）电机定子电动势按正弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正线分布磁势，忽略磁场磁路中的高次谐波磁势。

电气子系统为：（1）机械子系统为：（2）式中：、、、、和分别为dq轴电压、电流和电感；表示电机的等效电角速度；表示定子电阻；为永磁体磁链；表示电磁推力；表示等效负载转矩；为极对数；为转动惯量；为静态摩擦系数。

3. 滑模速度控制器设计由于采用的控制策略可以很好地实现电机磁链和电流的解耦，因此本文仍采用该策略，且电流环仍采用传统PI控制，这里仅对速度环进行设计。