電驅(qū)動系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方法

1、課程設(shè)計報告題目：電驅(qū)動系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方法學(xué) 院:專業(yè)名稱:學(xué)生姓名:班 級:指導(dǎo)教師:時 間:課程設(shè)計任務(wù)書電驅(qū)動系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方法一、設(shè)計內(nèi)容1、以開關(guān)磁阻電機(jī)為例，掌握影響電驅(qū)動系統(tǒng)性能的主要因素;2、對不同優(yōu)化方法進(jìn)行對比研究（比如：協(xié)同進(jìn)化等）;3、選取其中一種方法對電驅(qū)動系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化;二、主要技術(shù)指標(biāo)1、不同優(yōu)化方法對比研究;2、電驅(qū)動系統(tǒng)性能優(yōu)化； 三、進(jìn)度要求查閱資料;對設(shè)計內(nèi)容1、2進(jìn)行總結(jié);電驅(qū)動系統(tǒng)性能優(yōu)化;撰寫報告;指導(dǎo)教師摘要本文以開關(guān)磁阻電機(jī)為例，介紹了影響電驅(qū)動系統(tǒng)性能的一些主要因素。開 關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，適合在惡劣環(huán)境下運行；只在定子上有繞組，沒有轉(zhuǎn)子銅

2、耗。因此開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)迎合了機(jī)電運動控制系統(tǒng)向低制造成本，高可靠 性和高能量轉(zhuǎn)換效率發(fā)展的趨勢，融合了電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制算法發(fā)展成 果，成為近年內(nèi)運動控制領(lǐng)域的研究熱點。本文闡述了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展概況、基本結(jié)構(gòu)和運行原理，并以 此為基礎(chǔ)對影響開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行了分析，提出了不同方式 的改進(jìn)方法，并著重對影響開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能的各種控制策略進(jìn)行分析 和介紹其優(yōu)缺點，展望了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：電驅(qū)動系統(tǒng)；開關(guān)磁阻電機(jī)；開關(guān)磁阻驅(qū)動系統(tǒng)；控制策略目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark45 o Curre

3、nt Document 摘要3 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 第1章概述5 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document SRD的歷史和發(fā)展簡介5SRD系統(tǒng)的特點6SRD系統(tǒng)構(gòu)成7 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 1.3.1SR電機(jī)本體7 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 功率變換器8 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 控制器9 HYPERLINK l

4、bookmark83 o Current Document 位置、電流檢測器9SRD的研究方向9 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計10 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 多目標(biāo)優(yōu)化控制10 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 消除轉(zhuǎn)矩脈動控制11 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 低噪聲控制11 HYPERLINK l bookmark102 o Current Docume

5、nt 無轉(zhuǎn)子位置檢測11 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 第2章SRD運行原理12 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 2.1轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理12 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 2.2電路分析13 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 2.3能量轉(zhuǎn)換關(guān)系14 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document SR電動機(jī)的運行特性14 HYPERLINK l

6、bookmark123 o Current Document 第3章SRD的優(yōu)化方法163.1傳統(tǒng)優(yōu)化方法16對SRM的改善進(jìn)行分析16 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 對功率變換器的改善17 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 3.2 SRM的控制策略改善18 HYPERLINK l bookmark139 o Current Document 線性化控制19 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 滑模變結(jié)構(gòu)控制20 HYPERLINK l

7、bookmark145 o Current Document 智能控制21 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)規(guī)劃的控制22 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 平均轉(zhuǎn)矩控制23 HYPERLINK l bookmark157 o Current Document 其它策略24 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 總結(jié)與展望25 HYPERLINK l bookmark166 o Current Document 參考文獻(xiàn)25第

8、1章概述開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(Switched Reluctance Drives,簡稱SRD)以其結(jié)構(gòu) 簡單、工作可靠、轉(zhuǎn)矩慣量比大、效率高和成本較低等優(yōu)點脫穎而出，是近幾十 年來發(fā)展較快的機(jī)電運動控制系統(tǒng)，其優(yōu)良的性能在某些方面超過了以往使用的 交、直流調(diào)速系統(tǒng)及變頻調(diào)速系統(tǒng)，正越來越受到人們的喜愛。隨著電力電子技 術(shù)和電磁材料的不斷發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)已日臻成熟，其產(chǎn)業(yè)化的不斷 推進(jìn)，并且逐漸深入生產(chǎn)、科研、國防、生活的各個層面，已是不爭的事實。1.1 SRD的歷史和發(fā)展簡介開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor, SRM)最早可以追溯到1970年，英

9、國Leeds大學(xué)步進(jìn)電機(jī)研究小組首創(chuàng)一個開關(guān)磁阻電機(jī)雛形。到1972年進(jìn)一步 對帶半導(dǎo)體開關(guān)的小功率電動機(jī)(10w1kw)進(jìn)行了研究。1975年有了實質(zhì)性的 進(jìn)展，并一直發(fā)展到可以為50kw的電瓶汽車提供裝置。1980年在英國成立了開 關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動裝置有限公司(srd ltd.)，專門進(jìn)行SRD系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設(shè)計。 1983年英國(srd ltd.)首先推出了 SRD系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品命名為Oulton。1984年 tasc驅(qū)動系統(tǒng)公司也推出了他們的產(chǎn)品。另外srd ltd.研制了一種適用于有軌電 車的驅(qū)動系統(tǒng)，到1986年已運行500km。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，在電氣傳動界引起不 小的反響。在很

10、多性能指標(biāo)上達(dá)到了出人意料的高水平，整個系統(tǒng)的綜合性能價 格指標(biāo)達(dá)到或超過了工業(yè)中長期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動系統(tǒng)。下表是當(dāng)時對幾 種常用變速傳動系統(tǒng)各項主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)所作的比較。成本分別為1.0 1.5 1.0。美 國、加拿大、南斯拉夫、埃及等國家也都開展了 SRD系統(tǒng)的研制工作。在國外 的應(yīng)用中，SRD 一般用于牽引中，例如電瓶車和電動汽車。同時高速性能是SRD 的一個特長的方向。據(jù)報道，美國為空間技術(shù)研制了一個25000r/min、90kw的 高速SRD樣機(jī)。附表幾種常見變速傳動系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表系統(tǒng)類型比較項目直流調(diào)速系統(tǒng)PWM變頻 調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)成本1.01.51.0效率(

11、)額定轉(zhuǎn)速時額767783定轉(zhuǎn)速時656580電動機(jī)容量/體積1.00.91.0控制能力1.00.50.9控制電路復(fù)雜性1.01.81.2可靠性1.00.91.1我國大約在1985年才開始對SRD系統(tǒng)進(jìn)行研究。SRD系統(tǒng)的研究已被列 入我國中、小型電機(jī)“八五”、“九五”和“十五”科研規(guī)劃項目。華中科技大學(xué) 開關(guān)磁阻電機(jī)課題組在“九五”項目中研制出使用SRD的純電動轎車，在“十 五”項目中將SRD應(yīng)用到混合動力城市公交車，均取得了較好的運行效果。紡 織機(jī)械研究所將SRD應(yīng)用于毛巾印花機(jī)、卷布機(jī)，煤礦牽引及電動車輛等，取 得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。從上世紀(jì)90年代國際會議的上有關(guān)SRD系統(tǒng)的文章來看，

12、對SRD系統(tǒng)的研究工作已經(jīng)從論證它的優(yōu)點、開發(fā)應(yīng)用階段進(jìn)入到設(shè)計理論、 優(yōu)化設(shè)計研究階段。對SR電機(jī)、控制器、功率變換器等的運行理論、優(yōu)化設(shè)計、 結(jié)構(gòu)形式等方面進(jìn)行了更加深入的研究。1.2 SRD系統(tǒng)的特點SR電機(jī)系統(tǒng)具有一些很有特色的優(yōu)點：電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固、制造工藝簡單，成本低，可工作于極高轉(zhuǎn)速;定子線 圈嵌放容易，端部尺寸短而牢固。工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚 至強振動環(huán)境；損耗主要產(chǎn)生在定子，電機(jī)易于冷卻;轉(zhuǎn)子無永磁體高溫退磁現(xiàn)象:可允許有 較高的溫度；轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，因而可簡化功率變換器，降低系統(tǒng)成本。同時功率變換器不會出現(xiàn)直通故障，可靠性高；起動轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無

13、感應(yīng)電動機(jī)在起動時所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩-速度特性；在較廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)具有較高的效率。能四象限運行，具有較強的 再生制動能力；有很好的容錯能力，可以缺相運行。這些優(yōu)點使得SR電機(jī)系統(tǒng)在家用電器、通用工業(yè)、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引 電機(jī)、高轉(zhuǎn)速電機(jī)等方面的到廣泛的應(yīng)用。早期的SRD由于很少考慮電機(jī)的噪聲，所有的樣機(jī)或產(chǎn)品都具有相對較大 的噪聲，以至于成為SRD的一大特點而為人們接受。同時，SRD還具有很 大的轉(zhuǎn)矩脈動。目前，轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲這兩個突出問題已經(jīng)制約了SRD的 進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。隨著研究的深入，降低SR電機(jī)的噪聲和減小轉(zhuǎn)矩脈動 成了 S

14、RD的研究熱點。1.3 SRD系統(tǒng)構(gòu)成SRD系統(tǒng)主要由四部分組成：SR電機(jī)本體、功率變換器、控制器及位置和電流檢測器。它們之間的關(guān)系如圖1所示：負(fù)載(空載)圖1 SRD組成框圖1.3.1 SR電機(jī)本體SR電機(jī)本體是SRD的執(zhí)行元件，如圖2所示開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)結(jié)構(gòu)原 理圖，電機(jī)為了增加出力而設(shè)計成雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子僅由硅鋼疊片疊壓而成，既 無繞組也無永磁體;定子各極上有集中繞組，徑向相對極的繞組串聯(lián)，構(gòu)成一相。 其工作原理遵循“磁阻最小原理”磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合，因此 磁場扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。若順序給d-a-b-c-d相繞組通電，則轉(zhuǎn)子便 按逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動起來。當(dāng)主開關(guān)管

15、s1、s2導(dǎo)通時，a相繞組從直流電源v 吸收電能;當(dāng)s1、s2關(guān)斷時，繞組電流通過續(xù)流二級管d1、d2將剩余的能量回饋 給電源。圖2典型的4相8/6極SRM橫截面圖功率變換器功率變換器是開關(guān)磁阻電動機(jī)運行時所需能量的供給者，是連接電源和電動 機(jī)繞組的功率開關(guān)部件。80年代初，主開關(guān)器件皆用SCR。鑒于SRD電流脈沖峰值較大，而SCR 電流峰值/平均電流比值高，能承受很大的浪涌沖擊，一度被視為SRD中最理想 的主開關(guān)器件。但SCR無自關(guān)斷能力，開關(guān)頻率低，強迫換相電路成本高，可 靠性差，構(gòu)成的SRD總體性能有局限。后來較多應(yīng)用GTR，但GTR承受浪涌 電流能力差，存在二次擊穿問題，不易保護(hù)，限制

16、了其在高壓、大功率場合下的 應(yīng)用。80年代中期，結(jié)合了 SCR、GTR兩者優(yōu)點的GTO受到重視。因GTO兼有 自關(guān)斷、快速開關(guān)能力，能承受較GTR高的電流、電壓。所以Tasc Drives公司 的Oulton SRD產(chǎn)品中均用GTO作主開關(guān)器件。近年來，考慮到GTO在關(guān)斷時要求相當(dāng)大的反向控制電流，關(guān)斷控制實現(xiàn) 有難度，國外小功率SRD中常用MOSFET，較大功率則采用IGBT。功率變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)逆變器有很大差異，具有多種形式，并且與開 關(guān)磁阻電動機(jī)的相數(shù)、繞組連接形式有密切的關(guān)系。其中，最常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有： 不對稱半橋式、直流電源分裂式等?？刂破鱏R電機(jī)的運行離不開控制器，它是實現(xiàn)S

17、R電機(jī)自同步運行和發(fā)揮優(yōu)良性 能的關(guān)鍵。它綜合位置檢測器、電流檢測器提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、速度和電流等 反饋信息，以及外部輸入的命令，然后通過分析處理，決定控制策略，向SRD 系統(tǒng)的功率變換器發(fā)出一系列開關(guān)信號，進(jìn)而控制SR電動機(jī)的運行。伴隨著微電子器件的飛速發(fā)展，SR電機(jī)的控制系統(tǒng)也從早期的分立模擬器件組 成的簡單控制系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為以高性能微控制器為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)，相 應(yīng)地專為電機(jī)控制設(shè)計的高性能數(shù)字信號處理器(DSP )給各種高級復(fù)雜控制策略 的實現(xiàn)提供了可能。數(shù)字控制器由具有較強的信息處理功能的CPU和數(shù)字邏輯 電路及接口電路等部分組成。數(shù)字控制器的信息處理功能大部分是由軟件完成。

18、 因此，軟件也是控制器的一個重要組成部分。軟、硬件的配合是否恰當(dāng)，對控制 器的性能將產(chǎn)生重大影響。位置、電流檢測器位置檢測器是轉(zhuǎn)子位置及速度等信號的提供者。它及時向控制器提供定、轉(zhuǎn) 子極間相對位置的信號。常見的位置檢測方案有光敏式、磁敏式及接近開關(guān)等含 機(jī)械的檢測方案。電流檢測器向控制器提供SR電機(jī)繞組的電流信息，常見的電流檢測方案有： 電阻采樣、霍爾元件采樣和磁敏電阻采樣等。1.4 SRD的研究方向針對srd系統(tǒng)的特點，國內(nèi)外學(xué)者正在進(jìn)行以下幾個方面的深入研究。功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計由于SRD系統(tǒng)的性能和成本很大程度上取決于功率變換器的性能和成本， 因此功率變換器的研究意義重大，目前研究主要

19、集中在功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè) 計、主開關(guān)器件的選擇和使用等方面。SRD系統(tǒng)功率變換器是由一定數(shù)量的電力電子器件按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組 合而成。SRD系統(tǒng)功率變換器研究初期，最少量主開關(guān)器件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)曾是研 究的熱點，這是因為主開關(guān)器件的減少，意味者相應(yīng)的驅(qū)動電路、緩沖電路以及 功率損耗等相應(yīng)減少，因此系統(tǒng)的體積以及成本會全面降低。隨著研究深入，這 種觀點不再特別突出，主要原因是各種以減少主開關(guān)器件數(shù)目的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在減少 主開關(guān)器件數(shù)目的同時，又引進(jìn)了其他諸如電容、電感等無源儲能元件以及輔助 開關(guān)器件，系統(tǒng)的體積與成本并未顯著降低，其實質(zhì)只是通過增加單個主開關(guān)器 件的容量來減少主開關(guān)器件的數(shù)目。因此更

20、理想的功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該為：能夠獨立、快速又精確地對sr電機(jī)各相相電流進(jìn)行控制；磁場儲能盡可能地轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，當(dāng)向電源回饋時應(yīng)高效、快速；驅(qū)動同等功率等級的sr電機(jī)，具有最小的伏安容量，或者同等伏安容量，可 以驅(qū)動更高功率等級的sr電機(jī)；每相主開關(guān)器件數(shù)目最少。多目標(biāo)優(yōu)化控制在控制參數(shù)的優(yōu)化方面，根據(jù)不同的系統(tǒng)要求，可選取不同的目標(biāo)函數(shù)，如 系統(tǒng)的效率最高、平均轉(zhuǎn)矩最大、轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)最小等。由于SRD控制參數(shù)多、 電機(jī)模型復(fù)雜，使得優(yōu)化過程計算量大，而且得到的只是針對單個系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié) 果。與傳統(tǒng)的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相比，SRD系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化控制的難度要高一些。但 是隨著各種控制理論在傳統(tǒng)電機(jī)調(diào)

21、速系統(tǒng)中應(yīng)用的研究日益深入，它們在SRD 系統(tǒng)中的應(yīng)用也逐漸增多。如采用傳統(tǒng)的pi調(diào)節(jié)器，以斬波電流限為控制變量， 實現(xiàn)了 SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制。一些現(xiàn)代的控制理論和方法在SR電機(jī)的控 制中也得到了應(yīng)用，如模糊控制、模糊控制與pi控制結(jié)合在一起的混合式調(diào)節(jié)、 滑?？刂疲赃m應(yīng)控制、線性回饋控制以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。這些現(xiàn)代控制 技術(shù)的使用部分解決了 SRD系統(tǒng)的非線性多變量強耦合問題，但離實用技術(shù)還 有一定距離，主要表現(xiàn)在一些控制技術(shù)中為設(shè)計目的提出的模型太過復(fù)雜而難以 用于SR電機(jī)實時控制，而有的為控制目的提出的模型則過于簡單而影響了控制 的實際效果，或者因控制參數(shù)難于確定而失去實用的

22、價值。但隨著微電子技術(shù)和 高級控制技術(shù)的發(fā)展，這些控制技術(shù)必將在SRD系統(tǒng)中得到切實應(yīng)用。消除轉(zhuǎn)矩脈動控制SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生機(jī)理較為復(fù)雜，受到許多因素的影響，如電機(jī)結(jié)構(gòu)、 幾何尺寸、繞組匝數(shù)、轉(zhuǎn)速及控制參數(shù)等。由于SRM的雙凸極結(jié)構(gòu)，電磁特性 以及開關(guān)的非線性影響，采用傳統(tǒng)控制策略得到的合成轉(zhuǎn)矩不是一恒定轉(zhuǎn)矩，因 而導(dǎo)致了相當(dāng)大的轉(zhuǎn)矩脈動。這點限制了 SRD在很多直接驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用。提 出有效減小轉(zhuǎn)矩脈動的方法具有十分重要的意義。目前已有很多文獻(xiàn)論及這個領(lǐng)域，取得了一定的效果。低噪聲控制針對SR電機(jī)本體，噪聲是一個非常突出和有待解決的問題。早期的SRD 由于很少考慮電機(jī)的噪聲，所有的樣機(jī)或產(chǎn)

23、品都具有相對較大的噪聲，以至于成 為SRD的一大特點而為人們接受。隨著研究的深入和SR電機(jī)應(yīng)用的日益廣泛， 降低SR電機(jī)的噪聲成了一個關(guān)鍵的研究課題。無轉(zhuǎn)子位置檢測位置檢測是SR電機(jī)同步運行的基礎(chǔ)，也是SR電機(jī)區(qū)別于步進(jìn)電機(jī)的主要 方面之一，SR電機(jī)的各種高級控制技術(shù)都是以高精度的位置檢測為首要條件， 為了得到良好的性能，SR電機(jī)的控制器需要知道轉(zhuǎn)子的位置信息。目前普遍采 用外裝光電式或磁敏式等軸位置檢測器，這不僅增加了系統(tǒng)的體積和成本，而且 降低了系統(tǒng)的可靠性。為了消除軸位置檢測器這一不利因素，無轉(zhuǎn)子位置檢測技 術(shù)成為SR電機(jī)研究的一大熱點。第2章SRD運行原理SR電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置

24、。根據(jù)可逆原理，SR電機(jī)和傳統(tǒng)電機(jī)一樣， 它既可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能一電動運行，在這方面的理論趨于成熟；也可將機(jī)械 能轉(zhuǎn)換為電能一發(fā)電運行，其內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系不能簡單看成是SR電動機(jī)的 逆過程。下文將從SR電機(jī)電動角度闡述SR電機(jī)的運行原理。2.1轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理如圖3所示，控制器根據(jù)位置檢測器檢測到的定轉(zhuǎn)子間相對位置信息，結(jié)合 給定的運行命令（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)），導(dǎo)通相應(yīng)的定子相繞組的主開關(guān)元件。對應(yīng)相繞 組中有電流流過，產(chǎn)生磁場;磁場總是趨于“磁阻最小”而產(chǎn)生的磁阻性電磁轉(zhuǎn) 矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向“極對極”位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到被吸引的轉(zhuǎn)子磁極與定子激磁相相重 合（平衡位置）時，電磁轉(zhuǎn)矩消失。此時控制器根據(jù)新的位置

25、信息，在定轉(zhuǎn)子即將 達(dá)到平衡位置時，向功率變換器發(fā)出命令，關(guān)斷當(dāng)前相的主開關(guān)元件，而導(dǎo)通下 一相，則轉(zhuǎn)子又會向下一個平衡位置轉(zhuǎn)動;這樣，控制器根據(jù)相應(yīng)的位置信息按 一定的控制邏輯連續(xù)地導(dǎo)通和關(guān)斷相應(yīng)的相繞組的主開關(guān)，就可產(chǎn)生連續(xù)的同轉(zhuǎn) 向的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子在一定的轉(zhuǎn)速下連續(xù)運行;再根據(jù)一定的控制策略控制各 相繞組的通、斷時刻以及繞組電流的大小，就可使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運行。從上面的分析可見，電流的方向?qū)D(zhuǎn)矩沒有任何影響，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與電流 方向無關(guān)，而僅取決于相繞組的通電順序。若通電順序改變，則電機(jī)的轉(zhuǎn)向也發(fā) 生改變。為保證電機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，位置檢測器要能及時給出定轉(zhuǎn)子極間相對位 置，使控制器能

26、及時和準(zhǔn)確地控制定子各相繞組的通斷，使SRM能產(chǎn)生所要求的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，達(dá)到預(yù)計的性能要求。2.2電路分析圖4中電源VCC是一直流電源，3個電感分別表示SRM的三相繞組， IGBT1IGBT6為與繞組相連的可控開關(guān)元件，6個二極管為對應(yīng)相的續(xù)流二極 管。當(dāng)?shù)谝幌嗬@組的開關(guān)管導(dǎo)通時，電源給第一相勵磁，電流的回路(即勵磁階 段)是由電源正極一上開關(guān)管一繞組一下開關(guān)管一電源負(fù)極，如圖4(a)所示。開 關(guān)管關(guān)斷時，由于繞組是一個電感，根據(jù)電工理論，電感的電流不允許突變，此 時電流的續(xù)流回路(即去磁階段)是繞組一上續(xù)流二極管一電源一下續(xù)流二極管 一繞組，如圖4(b)所示。圖4 SRM電路工作示意圖2.3能

27、量轉(zhuǎn)換關(guān)系當(dāng)忽略鐵耗和各種附加損耗時，SRM工作時的能量轉(zhuǎn)換過程為:通電相繞組 的電感處在電感上升區(qū)域內(nèi)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向“極對極”位置），當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入 的凈電能一部分轉(zhuǎn)化為磁場儲能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時， 繞組電流通過二極管和電源續(xù)流，存儲的磁場儲能一部分轉(zhuǎn)化為電能回饋電源， 另一部分則轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出。2.4 SR電動機(jī)的運行特性SR電動機(jī)運行速度低于3fc（第一臨界速度）的范圍內(nèi)，為了保證wmax和i不超過 允許值，采用改變電壓、導(dǎo)通角和觸發(fā)角三者中任一個或任兩個，或三者同時配 合控制。當(dāng)SR電動機(jī)在高于3fc范圍運行時，在外加電壓、導(dǎo)通角和觸發(fā)角都 一定的條件下，隨著

28、轉(zhuǎn)速的增加，磁鏈和電流將下降，轉(zhuǎn)矩則隨著轉(zhuǎn)速的平方下 降（如圖5中細(xì)實線）。為了得到恒功率特性，必須采用可控條件。但是外施電壓 最大值是由電源功率變換器決定的，而導(dǎo)通角又不能無限增加（一般不能超過半 個轉(zhuǎn)子極距）。因此，在電壓和導(dǎo)通角都達(dá)最大時，能得到的最大功率的最高轉(zhuǎn) 速3sc被稱之為“第二臨界轉(zhuǎn)速”。當(dāng)轉(zhuǎn)速再增加時，由于可控條件都已經(jīng)達(dá)到 極限，轉(zhuǎn)矩將隨轉(zhuǎn)速的二次方下降，如圖5所示。圖5 SR電動機(jī)的運行特性開關(guān)磁阻電機(jī)一般運行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在這兩個區(qū)域中，電機(jī)的實 際運行特性可控。通過控制條件，可以實現(xiàn)在粗實線以下的任意實際運行特性。 而在串勵特性區(qū)，電機(jī)的可控條件都已達(dá)極限，電

29、機(jī)的運行特性不再可控，電機(jī) 呈現(xiàn)自然串勵運行特性，故電機(jī)一般不會運行在此區(qū)域。運行時存在著第一、第二兩個臨界運行點是開關(guān)磁阻電機(jī)的一個重要特點。 采用不同的可控條件匹配可以得到兩個臨界點的不同配置，從而得到各種各樣所 需的機(jī)械特性，這就是開關(guān)磁阻電動機(jī)具有優(yōu)良調(diào)速性能的原因之一。從設(shè)計的 觀點看，兩個臨界點的合理配置是保證SR電動機(jī)設(shè)計合理，滿足給定技術(shù)指標(biāo) 要求的關(guān)鍵。從控制角度看，在上述兩個區(qū)域采用不同的控制方法，在第一臨界轉(zhuǎn)速以 下一般采用電流斬波控制方式（CCC方式），在第一、第二臨界轉(zhuǎn)速之間采用角度 位置控制方式（APC方式）。第3章SRD的優(yōu)化方法SRD包括了開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)

30、、功率變換器、控制器和位置檢測器。它性 能的改善不能一味地依靠優(yōu)化SRM與功率變換器設(shè)計，還必須借助先進(jìn)控制策 略的手段。31傳統(tǒng)優(yōu)化方法對SRM的改善進(jìn)行分析由SRM的準(zhǔn)線性模型分析得到平均電磁轉(zhuǎn)矩解析式：Tav式中，電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù):m為電機(jī)相數(shù)，nr為轉(zhuǎn)子極數(shù),q為最小電感開始隨位置角 變化的起始角，、為最大電感，Lmin為最小電感；控制參數(shù):us為外加繞組相電壓,0*.為關(guān)斷角，。勿為開通角，氣為轉(zhuǎn)速。當(dāng)給定電動機(jī)，電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是一定的。若要改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩大小，只有改 變SRM的控制參數(shù):定子繞組電壓、開通角切與關(guān)斷角0offO SRM的控制就 是如何合理改變這三個控制參數(shù)以達(dá)到運行要求

31、。根據(jù)改變控制參數(shù)的不同方 式，SRM有3種控制模式，即角度位置控制(Angular Position Control，簡稱APC)、 電流斬波控制(Current Chopping Control，簡稱 CCC)與電壓控制(Voltage Control， 簡稱VC)。其中，APC是電壓保持不變，通過改變開通角和關(guān)斷角調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn) 矩大小，適于電機(jī)較高速區(qū)，但是對于每一個由轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩確定的運行點，開通 角與關(guān)斷角有多種組合，每一種組合對應(yīng)不同的性能，具體操作較復(fù)雜，且很難 得到滿意的性能。CCC 一般應(yīng)用于電機(jī)低速區(qū)，是為限制電流超過功率開關(guān)元 件和電機(jī)允許的最大電流而采取的方法，CCC實際上

32、是調(diào)節(jié)電壓的有效值，與 APC類似，它也可以隨轉(zhuǎn)速、負(fù)載要求調(diào)節(jié)開關(guān)角;VC是在固定的開關(guān)角條件 下，通過調(diào)節(jié)繞組電壓來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，它分直流側(cè)PWM斬波調(diào)壓、相開關(guān)斬 波調(diào)壓與無斬波調(diào)壓，而無斬波調(diào)壓是通過調(diào)節(jié)整流電壓以響應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速要求， 在整個速度范圍內(nèi)只有一個運行模式，即單脈沖方式。對功率變換器的改善1先前常用的四相電機(jī)功率變換器主電路主要是雙極性電源型和不對稱半橋 型。雙極性電源型功率變換器每相只用一只主開關(guān)是其主要優(yōu)點，未能用足開關(guān) 器件的額定電壓和電源的容量。在雙相運行時，相電流可能流過di/de0的區(qū) 域，這時電動轉(zhuǎn)矩的有效性將降低，而且，兩相同時通電，電機(jī)磁路飽和加劇， 進(jìn)一步

33、降低了電流產(chǎn)生電動轉(zhuǎn)矩的有效性。不對稱半橋型用足了主開關(guān)管的額定 電壓；可避免電機(jī)與電源間的無功能量交換，增加轉(zhuǎn)矩、提高功率變換器容量的 利用率、減少斬波次數(shù)、抑制電源電壓波動、降低轉(zhuǎn)矩脈動都是有利的。但每相 需2只主開關(guān)，未能充分體現(xiàn)較其他交流調(diào)速系統(tǒng)變流器固有的優(yōu)勢?？梢钥闯觯?從性能上看，不對稱半橋型較雙極性電源型有很大優(yōu)勢，其唯一不足是所用開關(guān) 器件數(shù)量多，明顯增加了功率變換器的成本，經(jīng)濟(jì)性差。對作者本項目的四相 （8/6）SRD而言，采用雙相運行時，因為其中兩相間的電流一般不會重疊，因 此，傳統(tǒng)不對稱半橋結(jié)構(gòu)中，兩相一組分別可共用一只上臂主開關(guān)（共用一只下 臂時相對需多增加兩套獨立的

34、驅(qū)動電路供電電源，增加了成本），從而減少2個 主開關(guān)，構(gòu)成如圖6所示的四相功率變換器主電路。這種主電路方案具有較高的性能價格比。只是在應(yīng)用中要注意，要保證在雙 相運行時，A相與C相或B相與D相之間不能同時導(dǎo)通，比如可以按AB- BC-CDDA-AB順序?qū)ǎ駝t上部的開關(guān)管將承受更大的壓力。圖6 功率變換主電路系統(tǒng)采用三相交流電源（線電壓380V、50Hz）供電。系統(tǒng)中使用的整流電 路為三相三線制電路，分為二極管整流部分和電容濾波部分。電解電容C1、C2 對整流電路的輸出起到濾波作用，而電阻R1、R2起到平衡兩個電容上的電壓 及整個系統(tǒng)關(guān)閉時對C1、C2電容放電的作用。在系統(tǒng)加電開始工作的瞬間

35、， 為了防止濾波電容開始充電所引起的過大的浪涌電流，需要采取一定的保護(hù)措 施，系統(tǒng)采用了電阻-繼電器并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。絕緣柵雙極品體管（IGBT）綜合了 MOSFET控制極輸入阻抗高和GTR通態(tài)飽和壓降低的優(yōu)點，其工作頻率較高、 驅(qū)動電路簡單，目前是中、小功率開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器較理想的主開關(guān)元件。 本項目選用IGBT作為系統(tǒng)的主開關(guān)元件。對于IGBT的驅(qū)動電路，EXB840 是日本富士公司提供的150A/600V和高達(dá)75A的1200V快速型IGBT專用 驅(qū)動模塊。整個電路信號延遲時間不超過1S，最高工作頻率可達(dá) 40KHz-50KHz，它只需外部提供一個+20V的單電源，內(nèi)部自己產(chǎn)生一個-5V反

36、 偏壓。對系統(tǒng)比較適用。3.2 SRM的控制策略改善在SRD發(fā)展初期，SRM及其功率變換器所具有的簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)點， 使得SRD 一度風(fēng)靡歐洲，傳動界都試圖將其迅速商品化。但當(dāng)時SRD的研究尚 處于開創(chuàng)階段，它的結(jié)構(gòu)理論、運行理論、設(shè)計方法等都不成熟，大多數(shù)研究集 中于SRM與功率變換器的分析、設(shè)計。而控制策略主要以線性模型為基礎(chǔ)，結(jié) 合傳統(tǒng)pi或pid控制器，簡單地運用上述3種控制模式圖如圖7所示，采用前饋 轉(zhuǎn)矩（或電流）控制、反饋轉(zhuǎn)速控制。由此構(gòu)建的SRD系統(tǒng)難以獲得理想的輸出 特性，不但轉(zhuǎn)矩脈動大、噪聲大，而且系統(tǒng)魯棒性差，其動、靜態(tài)性能無法與直 流傳動相媲美，這嚴(yán)重地阻礙了 SR

37、D的商品化進(jìn)程。其原因主要為:SRM為高度 非線性系統(tǒng)，具有雙凸極集中繞組的幾何結(jié)構(gòu)，為輸出最大轉(zhuǎn)矩而常常運行于飽 和狀態(tài)，磁阻轉(zhuǎn)矩是定子電流與轉(zhuǎn)子位置的非線性函數(shù)，傳統(tǒng)的線性控制方法難 以滿足動態(tài)較快的SRM非線性、變參數(shù)要求。為改善系統(tǒng)性能,國內(nèi)外學(xué)者對 SRM的控制策略進(jìn)行了深入細(xì)致的研究圖7 SRM傳統(tǒng)控制原理圖線性化控制考慮到SRM為耦合非線性多變量系統(tǒng)，marijailic-spong8首次將非線性控 制的微分幾何方法應(yīng)用于SRM，對SRM實現(xiàn)了非線性狀態(tài)反饋線性化控制，很 好地補償了 SRM的非線性特性，解耦了定子相電流在磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生中的影響， 在機(jī)器人的軌跡跟蹤中SRM作為直接

38、傳動執(zhí)行元件取得了優(yōu)良性能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如圖8所示。但是這種控制策略的缺陷是，系統(tǒng)的實現(xiàn)需要知道電機(jī)的所有參數(shù)， 而且需要全狀態(tài)（轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速、加速度、定子電流）可測。文獻(xiàn)9采用單相參 考轉(zhuǎn)矩為梯形的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)，使換相期間的原導(dǎo)通相轉(zhuǎn)矩線性減小，新導(dǎo)通相 轉(zhuǎn)矩線性增大，并應(yīng)用非線性轉(zhuǎn)矩控制補償反電勢與電感的非線性特性，從而使 原非線性系統(tǒng)線性化，改善了系統(tǒng)性能，減小了轉(zhuǎn)矩脈動。文獻(xiàn)8、9都表明， 基于線性控制律的反饋線性化控制器比PID控制器能提供更好的動、靜態(tài)性能， 但是單純基于線性控制律的反饋線性化控制器，不足以處理SRM模型中的不確 定性，在實現(xiàn)時系統(tǒng)性能很難保證。線性化系統(tǒng)圖8 SR

39、M 非線性反饋線性化控制的軌跡跟蹤系統(tǒng)為了增強系統(tǒng)的魯棒性，針對SRM速度跟蹤應(yīng)用，考慮到模型具有不確定 性，基于Lyapunov第二方法設(shè)計了魯棒的反饋線性化控制器，通過考慮系統(tǒng)模 型的不確定性，雖使SRD系統(tǒng)的暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能及魯棒性有所改善，但是轉(zhuǎn)矩 脈動仍然較大，而且在額定負(fù)載下存在7%的速度誤差。Taylord.g等人則將反饋 線性化技術(shù)和奇異攝動技術(shù)應(yīng)用于SRM的控制，通過減小轉(zhuǎn)矩脈動實現(xiàn)了 SRD 的高動態(tài)性能，但是這種方法使用的是SRM的降階模型，而且它要求知道轉(zhuǎn)矩 一位置一電流特性的先驗知識，要求復(fù)雜的線性化和解耦變換電路。l.benamor 基于SRM電動態(tài)及機(jī)械動態(tài)的全階參

40、數(shù)化非線性模型，將非線性自適應(yīng)反饋線 性化控制應(yīng)用于3相SRM這種方法減小了系統(tǒng)建模誤差的影響，使用參數(shù)的在 線估計避免了預(yù)先測試，在位置控制的應(yīng)用中顯示了系統(tǒng)的高性能，即轉(zhuǎn)矩脈動 大大減小，具有強的抑制干擾能力，而且無需測量電機(jī)的加速度，無需先驗知識， 實現(xiàn)容易。但是，它使用的模型忽略了磁飽和效應(yīng)，這雖然簡化了磁鏈、感與相 電流間的關(guān)系，可同時又帶來了不小的誤差。滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是對不定性非線性動力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行控制的一種方法。系統(tǒng)中 的控制器是由若十個參數(shù)或結(jié)構(gòu)不同的子控制器組成的。該系統(tǒng)在工作過程中， 預(yù)先為控制系統(tǒng)在狀態(tài)空間中設(shè)計一個特殊的超平面，利用不連續(xù)的控制規(guī)則， 使系統(tǒng)

41、在一定的條件下沿規(guī)定的狀態(tài)軌跡做小幅、高頻率的上下運動，迫使系統(tǒng) 的狀態(tài)沿著這個規(guī)定的超平面向平衡點滑動，最后漸進(jìn)穩(wěn)定于平衡點或平衡點的 某個允許的鄰域內(nèi)，即滑動模態(tài)運動?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)的參數(shù)變化和不確 定性擾動有較強的魯棒性，并具有降階解耦、響應(yīng)速度快、動態(tài)性能好和易于實 現(xiàn)的優(yōu)點。但是這種系統(tǒng)的缺點就是高頻顫動(chatter)，這是由于各種非理想情 況的存在，如開關(guān)延遲，數(shù)字實現(xiàn)時的采樣延遲等產(chǎn)生的。這種高頻顫動現(xiàn)象增 加了 SRM轉(zhuǎn)矩波動。1993 年,首次將變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于SRD8，通過將轉(zhuǎn)矩脈動看作干擾， 將非線性看作增益偏差，無需電機(jī)的先驗特性即可克服SRD中的問題，系統(tǒng)結(jié)

42、 構(gòu)如圖9所示。與傳統(tǒng)控制下的SRD相比，變結(jié)構(gòu)控制SRD的性能被改善，轉(zhuǎn) 矩脈動大大減小，系統(tǒng)對參數(shù)變化及干擾不敏感，控制策略容易實現(xiàn)。但是它以SRD工作于SRM磁特性線性區(qū)為前提，忽略了磁飽和及相間耦合的影響。圖9 SRM變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)智能控制控制SRM轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵在于能夠有效地控制電機(jī)繞組相電流的幅值和開通、 關(guān)斷的時刻。如果采用圖7所示的傳統(tǒng)線性控制方案，即使能夠控制相電流為理 想矩形波，SRM仍然存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，其根本原因在于，磁阻轉(zhuǎn)矩與相電 流的非線性關(guān)系。為了有效地控制SRM的轉(zhuǎn)矩，把電流控制方案轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩控 制方案，傳統(tǒng)的方法是利用一個非線性的補償表格，對開關(guān)磁阻電動機(jī)的非線

43、性 轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補償。表格的輸入為電機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，表格的內(nèi)容則是電 機(jī)各相繞組所應(yīng)加的電流幅值。控制過程中表格和電機(jī)視為一個整體，形成線性 系統(tǒng)。補償表格的制作一般是離線利用電機(jī)的簡化模型，由復(fù)雜的計算而獲得。 不僅費力，而且由于模型的誤差而影響控制的精度，同時對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的 變化缺乏適應(yīng)性、魯棒性。這種非線性表格就其實質(zhì)來說是一種二維輸入一維輸 出的非線性映射關(guān)系。討論如何不需要模型離線計算而是在線學(xué)習(xí)這種映射關(guān) 系，是對傳統(tǒng)方法的重大改進(jìn)。智能控制在數(shù)學(xué)本質(zhì)上是一種從輸入到輸出的非線性映射關(guān)系，具有很強的 自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力，非常適合于SRD控制。文獻(xiàn)3以轉(zhuǎn)矩脈動最小為目標(biāo)，

44、 采用自適應(yīng)模糊控制策略。系統(tǒng)如圖10所示，控制器以轉(zhuǎn)矩和位置角為輸入， 以相電流為輸出?？刂破髅扛粢粋€采樣周期對當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置和觀測轉(zhuǎn)矩進(jìn)行采 樣，由期望轉(zhuǎn)矩和觀測轉(zhuǎn)矩形成轉(zhuǎn)矩誤差，依照學(xué)習(xí)算法實時改變隸屬度函數(shù)， 不斷調(diào)整控制器的輸出，即調(diào)整期望電流?？刂破鞑灰蕾囉陔姍C(jī)的任何先驗知識， 能夠適應(yīng)電機(jī)的任何變化，對轉(zhuǎn)子位置反饋誤差具有較強的魯棒性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具 有自學(xué)習(xí)和任意逼近非線性函數(shù)的能力，通常神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度比較慢，不能 滿足實時控制要求。文獻(xiàn)5利用基于局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CMAC替代圖10的自 適應(yīng)模糊控制器，對期望的電流波形進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動的最小化。CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)速

45、度快的突出優(yōu)點，具有較強的實時性，已成功的應(yīng) 用于機(jī)器人的控制中。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于開關(guān)磁阻電動機(jī)傳動系統(tǒng)剛剛處于起步階 段，今后的工作應(yīng)主要集中于以下幾個方面：1）尋找更加有效的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和快速訓(xùn)練算法，以盡量滿足SRD的實時性要求。2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他控制策略（如模糊控制、預(yù)測控制、非線性控制等）相結(jié)合， 應(yīng)用于SRD系統(tǒng)。3）隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的大規(guī)模生產(chǎn)，盡快把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于實際工程中。圖10 SRM自適應(yīng)模糊控制原理圖基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)規(guī)劃的控制基于轉(zhuǎn)矩分配控制中，先定義轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)，用以對各相轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分配，保 證各相瞬時轉(zhuǎn)矩之和為一恒定值，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動最小；其次通過矩角特性反 演出各相電流

46、指令，然后，通過滯環(huán)電流閉環(huán)控制電機(jī)，依負(fù)載要求而給定的轉(zhuǎn) 矩給定值，則是通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸出而給定的。這種方法不僅有效地 抑制了轉(zhuǎn)矩的脈動，而且具有期望的瞬態(tài)響應(yīng)特性?？墒?，對各相轉(zhuǎn)矩進(jìn)行任意 組合均可產(chǎn)生同樣的總轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的選擇直接影響電阻損耗和饋電電 壓（d/dt電阻損耗關(guān)系到傳動效率，饋電電壓關(guān)系到轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速容量，所以轉(zhuǎn) 矩分配函數(shù)及其關(guān)聯(lián)的電流或磁通波形必須被仔細(xì)設(shè)計。而且將每相轉(zhuǎn)矩波形確定為一特定函數(shù)，雖然他們都滿足低轉(zhuǎn)矩脈動這一主要目標(biāo)，可是由于沒有考慮 次要目標(biāo)，如效率及相電壓最小等，系統(tǒng)性能還不能令人滿意。同時，低耗轉(zhuǎn)矩 分配函數(shù)是在相電壓不受約束、零速時得到的，在高速時可利用的電壓不足以跟 蹤轉(zhuǎn)矩分配函數(shù);而相電壓最優(yōu)時得出的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)使得各相連續(xù)導(dǎo)通，即使 在負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)也不例外，從而導(dǎo)致銅耗增加。還有轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的離線計算導(dǎo)致系 統(tǒng)魯棒性下降，不能修改電機(jī)模型，而且存儲轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)需要的內(nèi)存過大。平均轉(zhuǎn)矩控制基于平均轉(zhuǎn)矩控制中，根據(jù)能量守恒，即輸入電能約等于輸出機(jī)械能， tyuin/3，其中n為SRM的效率，ui表示輸入功率，表示轉(zhuǎn)速。通過上面公式 可以在線計算出電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩。在與依負(fù)載要求而給定的轉(zhuǎn)矩比較，通過轉(zhuǎn)矩 調(diào)節(jié)器，