Adaptive Chaos Control of Time-Varying Permanent-Magnet Synchronous Motors

시변 영구자석형 동기 전동기의 적응형 카오스 제어

Chaotic behavior in motor systems is undesired dynamics in real-time implementation since the speed is oscillated in a wide range and the torque is changed by a random manner. We present an adaptive control approach for time-varying permanent-magnet synchronous motors (PMSM) with chaotic phenomenon. We consider that its parameters are changed randomly within certain bounds. First, a nonlinear system model of a PMSM is transformed to derive a nominal linear control strategy. Then, an auxiliary control for compensating real-time control error occurred by system perturbation due to parameter change is designed by using Lyapunov stability theory. Numerical simulation is accomplished for evaluating its efficiency and reliability comparing with the traditional control method. Additionally, we test our control method in real-time motor experiment including a PSoC based drive system to demonstrate its practical applicability.

전동기의 카오스 현상은 실시간 구현에 있어 바람직하지 않은 동특성으로서, 일반적으로 정상상태에서 전동기 속도가 진동을 한다든지 토크가 랜덤하게 변하는 특징이 있다. 본 논문은 카오스 현상을 갖는 영구자석형 동기 전동기의 적응제어기법을 제안한다. 전동기의 계수(parameter)는 어느 범위 안에서 랜덤하게 변화하는 시변특성을 갖는다. 제어기 설계는 우선, 전동기의 비선형 시스템 모델을 공칭 선형시스템 이론을 적용하여 선형화한다. 또한 실시간에서 시스템 계수의 변화로 인해 발생하는 제어오차를 보상하기 위한 보조제어기법을 제안하며 리아푸노브 안정성 이론을 적용하여 그 제어규칙을 산출한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안한 제어기법의 타당성 및 신뢰성을 검증하며 기존의 제어기법과 비교 분석하여 성능의 우수성을 입증하였다. 또한 PSoC(Programmable System-on-Chip)기반 구동 드라이브를 포함하는 실시간 전동기의 제어시스템 실험을 통해 실제 적용가능성을 검증한다.