以數位訊號處理器為基礎之高效能同步磁阻馬達驅動系統(2/3)

本計畫之目標為研製以數位訊號處理器為基礎之高效能同步磁阻馬達驅動系統，並將其結合智慧型控制使系統具有更好的控制效能。本計畫首先於第一年度進行以高效能同步磁阻馬達為基礎之模擬系統設計、分析及推導其動態模型，並發展以數位訊號處理器為基礎之驅動控制系統，用以驅動同步磁阻馬達系統。同步磁阻馬達驅動系統本身是個高度非線性的時變系統，對於系統參數變化和外來干擾相當敏感，尤其是系統所產生的轉矩是被時變的電感與電流所影響。因此，提升同步磁阻馬達的效率以及性能是目前最重要的發展議題。故本計畫第二年度將著眼於設計一個以智慧型步階迴歸控制器為主的控制系統，並使用在高效能同步磁阻馬達驅動系統的定位控制。相較於一般傳統步階迴歸控制，此智慧型控制系統將採用具有線上學習與快速收斂特性的遞迴式特徵選擇模糊類神經網路作為主控制器，來近似理想的步階迴歸控制器以減緩使用切換函數所引起的抖動現象。此外，並利用適應性補償控制器來改善遞迴式特徵選擇模糊類神經網路近似系統所造成的近似誤差。因此智慧型步階迴歸控制器綜合上述，以強化軌跡追隨的控制效能與穩定性。另一方面，因為同步磁阻馬達具有嚴重的磁場飽和現象，同步磁阻馬達的傳統型每安培最大轉矩控制在實際應用上是很難達到最佳的效能，因此本計畫將在第三年度進行設計以適應性步階迴歸控制結合拉格朗日乘數法之每安培最大轉矩控制。適應性步階迴歸控制拉格朗日乘數法之每安培最大轉矩控制是利用拉格朗日乘數法得出在每安培最大轉矩時直軸與交軸的電流命令，且考慮電感變化並使用適應性步階迴歸控制來估測系統中的電感值，並且減緩磁飽和所造成的影響。除此之外，利用李亞普諾夫穩定性理論推導出適應律並且即時更新控制參數，以改善控制性能且達到高效能同步磁阻馬達驅動系統之穩定性要求。本計畫採用德州儀器之TMS320F28075 DSP為控制核心，以C語言實現所推導之各種控制法則，並利用DSP周邊擴充電路之編碼器介面電路與類比數位轉換電路讀取位置感測器所量測之轉子位置與馬達轉速，以達成以數位訊號處理器為基礎之高效能同步磁阻馬達驅動系統。