数事载本与率用
数控技术
舰炮智能随动系统直接转矩控制系统研究
郭志荣王其林
(海军蚌埠士官学校安薇蚌埠233000)
摘要：针对规炮交流随动系统非线性、时变和揭合的特点，提出了采用直接转矩控制(direct torquecontrol,DTC)的永磁同步电机舰炮随动系统：利用Matlab7软件对传统PID控制和本文所采用的策略进行了对比,仿真结果表明直接转矩控制改善了系统的动、静态性能,提供了系统的鲁棒性。
关键词帆炮直接转矩控制随动系统永醛同步电机
中图分类号：TJ391
文献标识码:A
永磁同步电机以其体积小、重量轻、功率密度大等优点被广泛使用在电机驱动系统中，为了实现舰炮随动系统的动、静态指标的大幅提高，采用永磁同步电机控制系统已成为当今舰炮随动系统的发展方向。直接转矩控制作为一种新型的交流电机控制方式，由目本的Takahashi和德国的Denpenbrock提出，Zhong/1-2首次较完备的提出了永磁同步电机直接转矩控制理论，MuhammedFazlul Rahma实现了永磁同步电机直接转矩控制系统在恒功率区的弱磁控制，因此将该控制方法应用于舰炮永磁同步电机随动系统有着广泛的前景。
1PMSM直接转矩控制
1.1PMSM的数学模型D
在一β两相静止坐标系下定子磁链的表达式：[V. = J(u R,i)dt
[Vg = J(ug R,ig)dt 定义磁链幅值平方： w=w+
转矩表达式：T，=1.5n(w。g-Wa）定子电压方程表达式：
图
区一,-
- jo, - R i6-86
图1直接转矩控制调速系统结构图
(Nm) anoicy
0.16
0.18
0.2 timo (s)
0.22
0.24
图2PID下给定100rpm转矩波型
收稿日期：201609-19
(1)(2)(3)
PM
文章编号:1007-9416(2016)10-0023-01
[R, + pL,
O.(L, L)
e(L, L,) R, + pL,
其中 e
(L,Loi)+ow,
[sine, cos6
a
(4)(5)
式中：R,是定子电阻；。、V。是定子两相静止坐标系下的定子磁链分量；"。、"为定子电压分量，i。、。是定子电流分量；"，是电机机对数；0为d轴与α轴间的夹角；,为转子电角速度，L、L,为 d.q轴电感;p为微分算子。
1.2PMSM的DTC控制原理
采用直接转短控制的永磁同步电机直接转矩控制系统如图1所示。系统由永磁同步电机、逆变器、磁链估算单元、转矩估算单元，
转子位置估算单元、开关表和控制器等组成。控制系统将转速差，经 PI控制器输出给定转矩信号工，同时系统根据检测的电机二相电流和电压值,利用公式式(1)和式(2)计算出电机的实际磁链和转矩 T。估算出电机转子0的位置、电机给定磁链和转矩与实际值的误差；然后选择逆变器的电压失量"，使电机能按控制要求调节输出转
矩，最终达到调速度的目的。 2仿真及结果分析
为了验证永磁同步电机直接转矩控制在提高PMSM静、动态特性的优势，对文中所提的控制策略与传统PD控制进行了仿真研究。电机参数：额定转矩3N。极对数为2；定子电阻2.8752d.q轴电感 8.5mH。仿真开始为空载运行，0.2秒处的阶跃载荷等于它的额定转
(noanbo)
0.16
0.18
0.2 time (s)
0.22
0.24
图3DTC下给定100rpm转矩波型
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作者简介：郭志荣(1976一).男，安微芜湖人,博士,毕业于海军工程大学，讲师,研究方向：电力电子及电力传动。万方数据