第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)10007705
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2017.10.019
No.10 Oct.2017
基于复合控制电流的开关磁阻电机恒转矩控制
党选举”，张堡森”，姜辉”，伍锡如”，李珊
（桂林电子科技大学a.电子工程与自动化学院；b.教学实践部国家级电子电路实验教学示范中心，广西桂林541004）
摘要：开关磁阻电机(SRM)在低速运行时，高转矩脉动极大限制了在生产中的应用。针对基于线性电感模型转矩分配函数（TSF)控制得到的线性控制电流，难以有效控制强非线性特性SRM,所导致的转矩脉动较大的问题，文章提出基于回声状态网络（ESN)的电流控制策略，针对SRM非线性特性，设计实时得到由动态电感引起的非线性部分电流的控制器，其输出与TSF控制器的线性控制电流叠加得到复合控制电流，两个电流控制共同作用，提高系统动态性能，有效抑制转矩脉动。仿真结
果验证了所提出的控制策略可以有效减小电机的转矩脉动。关键词：开关磁阻电机；转矩脉动；动态电感；回声状态网络
中图分类号：TH39；TG506
文献标识码：A
Constant Torque Control for Switched Reluctance Motor Based on Composite Control Current
DANG Xuan-ju,ZHANG Bao-sen",JIANG Hui",WUXi-ru",LI Shan
( a. School of Electronic Engineering and Automation;b. National Demonstration Center for Experimental Elec-tronic Circuit Education （Department of Experiential Practice), Guilin University of Electronic Technology， Guilin Guangxi 541004,China)
Abstract : Switched reluctance motor exists high torque ripple at low speed, which greatly limits its applica-tion in the production. The linear control current is obtained by TSF controller based on linear inductance model is hard to effectively restrain the torque ripple that led by SRM with strongly nonlinearity characteris-tics. A current control scheme based on echo state network (ESN) is proposed to solve torque ripple. A current controller is designed for obtaining nonlinear current in real-time which is caused by dynamic induct-ance to solve nonlinearity characteristic of SRM. The composite control current is obtained by superimposing the nonlinear output current of ESN current controller to linear control current of TSF controller. Two cur-rents working together can improve the dynamic performance of the system and restrain the torque ripple ef fectively. Simulation results verify that the proposed control strategy in this paper can effectively reduce torque ripple of the motor.
Key words: switched reluctance motor; torque ripple; dynamic inductance; echo state network
0引言
开关磁阻电机因其坚固可靠、无需稀土材料以及调速灵活等优点，成为可变速驱动系统中的新型首选电机。但是,SRM具有特殊的双凸极结构以及采取开关式的供电方式，磁路呈强非线性和饱和性，决定了电机运转时存在转矩脉动、噪声、振动等缺点，尤其在低速区转矩波动更为强烈，直接影响了其在运行质量要求较高场合的应用]。因此研究抑制SRM转矩脉动的方法成为研究热点。
国内外学者从改进电机控制策略方面进行抑制收稿日期：2016-11-17；修回日期：2016-12-09
SRM转矩脉动研究取得了许多研究成果[2-3]。在解决非线性系统的控制问题上，智能控制方法相较于传统的控制方法具有突出优势，尤其是神经网络，具有在线学习的自适应能力，能够无限逼近任意非线性函数。为此许多国内外学者将神经网络应用于SRM控制策略中[4-]。在文献[4]中,模糊神经网络与直接转矩控制（DTC)策略结合，设计了混合模糊神经网络控制器，实现对转矩和磁链的控制，该方法在一定程度上有效地抑制转矩脉动；文献[5]，利用神经网络设计了非线性转矩-电流转换器，将分配的各相参考转矩转换为控制电流，该策略取得较理想的输出转矩，但其使用经典
*基金项目：国家自然科学基金项目（6126301361603107）；广西信息科学实验中心项目（20130110）；广西自然科学基金（2016GXNSFDA380001
2015GXNSFAA139297)
作者简介：党选举（1965一），男，陕西威阳人，桂林电子科技大学教授，博士生导师，博士，研究方向为非线性系统建模与控制，精密智能机电测控
系统，（E-mail)xjd69@163.com；通讯作者：张堡森（1991一），男，福建漳州人，桂林电子科技大学硕士研究生，研究方向为开关磁阻电万究数锯Email）zhang_baosen@126.com。