核心提示：　　永磁同步電機采用高能永磁體，消除了旋轉(zhuǎn)伺服電機由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的機械傳動鏈的影響，具有高推力強度，低損耗，小電氣時間常數(shù)及快響應等特點，成為高精度、微進給伺服系統(tǒng)中最佳的執(zhí)行機構(gòu)之一。目前由于

　　永磁同步電機采用高能永磁體，消除了旋轉(zhuǎn)伺服電機由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的機械傳動鏈的影響，具有高推力強度，低損耗，小電氣時間常數(shù)及快響應等特點，成為高精度、微進給伺服系統(tǒng)中最佳的執(zhí)行機構(gòu)之一。目前由于現(xiàn)代永磁材料的性能不斷提高，控制相對異步電機來說也比較簡單，容易實現(xiàn)高性能控制，因而在數(shù)控機床、工業(yè)機器人等小功率應用場合，永磁同步電機得到了更為廣泛的應用。近年來交流調(diào)速技術隨著電力電子學、微電子學和自動控制理論的發(fā)展而日新月異：1<.這里，介紹了永磁同步電機的矢量控制原理及用單神經(jīng)元自適應PID控制器實現(xiàn)電機調(diào)速的方法，給出了MATLAB仿真和硬件實現(xiàn)的結(jié)果。

　　2矢量控制原理0年代初提出的，首先應用到感應電機中，目前已得到了普遍的應用。它從根本上解決了交流電機轉(zhuǎn)矩的高性能控制問題。

　　對于他勵直流電機，勵磁磁場和電樞磁通勢間的空間角度由電刷和機械換向器所固定，通常情況下兩者是正交的。因此，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩間存究方向為機械電子工程。

　　在線性關系。通過調(diào)節(jié)電樞電流就可以直接控制轉(zhuǎn)矩。與直流電機不同的是，在同步電機中，勵磁磁場與電樞磁通勢間的空間角度隨負載變化而變化，因而不能簡單地通過調(diào)節(jié)電樞電流來直接控制電磁轉(zhuǎn)矩。倘若能將交流電機的物理模型等效變化為直流電機模型，然后再對其進行控制，則可使問題大為簡化。比較直流電機和交流電機的數(shù)學模型可以發(fā)現(xiàn)，交流電機的數(shù)學模型之所以復雜，關鍵是因為有一個復雜的電感矩陣，因此要簡化數(shù)學模型就必須簡化磁通關系。坐標變化可以實現(xiàn)交流電機模型的簡化，進行坐標變化的原則是使不同的坐標系下產(chǎn)生的磁動勢相同。交流電機三相對稱的靜止繞組A，"，C通以三相平衡的正弦電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁動勢。對其進行Calarke變化，并將三相正弦電流等效為兩相，使其也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的，變化公式為：在新結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)矩的表達式仍依靠轉(zhuǎn)子通量，需對其再進行Park變化。在進行以上兩次變化后，模型與直流電機物理模型已沒有本質(zhì)上的區(qū)別了，因而可方便地實現(xiàn)對定子電流空間相量的相位和幅值的控制，即實現(xiàn)其矢量控制。

　　為矢量控制的結(jié)構(gòu)框圖曰。

　　3單神經(jīng)元自適應PID控制%12盡管神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術有許多潛在的優(yōu)勢，但對單純使用神經(jīng)網(wǎng)絡的控制方法的研究仍有待進一步發(fā)展，通常需要將人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術與傳統(tǒng)的控制理論或智能控制技術綜合使用。然而，傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器因其技術成熟，在過程控制中獲得了廣泛的應用，但對一些復雜、時變系統(tǒng)，因PID的參數(shù)不易實時在線調(diào)整，所以應用中會影響系統(tǒng)的控制品質(zhì)。本文采用了單神經(jīng)元自適應PID控制，實現(xiàn)了對永磁同步電機的調(diào)速控制。

　　示出用單神經(jīng)元實現(xiàn)自適應PID控制的結(jié)構(gòu)框圖。

　　既然同步電機經(jīng)過坐標變換可等效成直流電機，所以可模仿直流電機的控制方法求得直流電機的控制量，之后經(jīng)過坐標反變換就能對同步電機實現(xiàn)控制。在設計矢量控制系統(tǒng)時，可認為在控制器后加入的反變換與反饋環(huán)節(jié)的變換相抵消，所以對其進行調(diào)速與直流電機調(diào)速十分相似。

　　這里采用單神經(jīng)元自適應PID控制實現(xiàn)電機的調(diào)速，示出用MATLAB/SIMULINK實現(xiàn)的仿真框圖。其中：nn為+的函數(shù)，用于實現(xiàn)神經(jīng)元權系數(shù)的調(diào)整。

　　神經(jīng)元自適應PID學習算法的運行效果與可調(diào)參數(shù)k，"i，"p，"d有很大關系。k是系統(tǒng)最敏感的參數(shù)，k值的變化相當于P，I，D 3項同時變化，所以應在第一步調(diào)整k，參數(shù)的具體調(diào)整規(guī)則見。

　　"！=0.08，"=37.示出其單位階躍響應曲線。

　　5硬件平臺設計及實驗結(jié)果本文設計的伺服驅(qū)動器適用于中、小功率的電機驅(qū)動。硬件設計部分采用DSP+IPM的模式。設計中，選用了TI公司生產(chǎn)的（下轉(zhuǎn)第61頁）則次級繞組電壓值為15.8V，又因為初級反激工作可見，當輸入電壓較低時，雖然）電壓為150V，根據(jù)初級和次級匝數(shù)的關系式：150V/時大，但因輸入電壓低，其總電壓仍比600V時小，p=15.8V/！S，U！p=212匝代入可得次級繞組匝數(shù)23匝。

　　3實驗的結(jié)果與分析示出變換器初級電壓I的輸出實驗結(jié)果。北京：北京科學出版社，1996.張占松，蔡宣三。開關電源的原理與設計。北京：電子工業(yè)出版社，1998.趙修科。實用電源技術手冊――磁性元器件分冊。沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.電機的矢量控制，具有良好的動態(tài)性能