المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

الرئيسية < البحوث والدراسات < تفاصيل بحث أو دراسة

Design, Analysis, and Performance Evaluation of Backstepping Control for Permanent Magnet Synchronous Motor Drives

الملخص
تتميز محركات الدفع المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSMD) بكثافة طاقة وكفاءة عاليتين، إلا أن ديناميكياتها المتداخلة والحساسة للمعاملات اللاخطية تشكل تحدياً للمتحكمات الخطية التقليدية. يقدم هذا البحث إطار عمل متكامل يعتمد على تقنية التحكم باستخدام طريقة (Backstepping) التي تعتمد على نظرية ليابونوف لتحقيق الاستقرارية، تم العمل بنموذج (d-q) اللاخطي بشكل منهجي للحصول على الاستقرار، مقاومة للاضطرابات، ومنظمات التيار والسرعة القادرة على العمل بدون حساسات. يعتمد نظام دفع المحرك المتزامن بالمغناطيس الدائم على تقنية التحكم (Backstepping) ، التي تتميز بنهجها التكراري والمنهجي في توليف قوانين التحكم اللاخطية استناداً إلى نظرية استقرار ليابونوف. الهدف الأساسي من هذا النظام هو إنشاء تحكم افتراضي في كل خطوة توليف، مما يضمن تقارب سرعة المحرك إلى نقطة الضبط المطلوبة، وتيار المحور المباشر إلى الصفر، الأمر الذي يسهل تحقيق عزم الدوران الأقصى. تتضمن المنهجية تعريفاً أولياً لنموذج حالة (PMSM) ضمن إطار الإحداثيات (d-q) ، يتبعه منهجية تصميم لمتحكم (Backstepping). كما تم إجراء مقارنة بين متحكم (Backstepping) ومتحكم الشبكة العصبية (NN) في هذه الدراسة. و قد أظهرت النتائج المُتحصّل عليها تفوق طريقة (Backstepping) في تلبية المتطلبات الصارمة لأنظمة .(PMSM) تم عرض نتائج المحاكاة باستخدام بيئة (MATLAB/Simulink) للتحقق من فعالية التحكم المقترح في السرعة............. الكلمات المفتاحية:................. نموذج المحرك التزامني ثلاثي الطور PMSM، متحكم التراجع، متحكم الشبكة العصبية، التحكم في السرعة.
Abstract
Permanent-magnet synchronous motor drive (PMSMD) exhibit superior power density and efficiency, yet its highly coupled, parameter-sensitive, and non-linear dynamics challenge traditional linear controllers. This paper presents a complete Lyapunov-based Backstepping controller that are systematically exploits the nonlinear d-q model to obtain globally stable, disturbance-robust, and sensorless-capable current and speed regulators. Magnet Synchronous Motor Drive utilizing the Backstepping control technique, characterized by its recursive and systematic approach for synthesizing nonlinear control laws based on Lyapunov stability theory. The primary aim of this control scheme is to establish a virtual control at each synthesis step, thereby ensuring the convergence of the motor's speed to its desired setpoint and the direct-axis current to zero, which facilitates maximum torque operation. The methodology involves an initial definition of the PMSM's state model within the d-q reference frame, followed by the systematic synthesis of the Backstepping controller. A comparison between Backstepping and Neural Network controller is done in this study. The results obtained demonstrate the superiority of Backstepping approach in meeting the demanding requirements of PMSM drive systems. Simulation results, obtained using MATLAB/Simulink environment, effectively demonstrate the efficacy of the proposed speed control................. Keywords:.................. PMSM drive Model, Backstepping controller, Neural Network controller (NN), Speed control.