基于bang-bang起停式算法的交流电机FOC控制系统simulink建模与模拟仿真

目录

1.课题概述

2.系统仿真结果

3.核心程序

4.系统原理简介

5.参考文献

6.完整工程文件

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1.课题概述

       传统FOC采用PI调节器作为电流环控制器，虽能实现平滑调节，但在快速起停场景（如机器人急停、电梯抱闸）中存在动态响应慢、超调量大的问题。Bang-Bang（砰砰）控制作为一种非线性控制算法，通过输出最大控制量加速系统到达目标状态，可显著提升电机的起停响应速度，尤其适用于需要快速制动或启动的工况。基于Bang-Bang起停式算法的FOC控制系统，在常规运行阶段采用PI调节实现高精度调速，在起停阶段切换为Bang-Bang控制输出最大电压矢量，兼顾了控制精度与动态响应性能。

2.系统仿真结果

3.核心程序

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4.系统原理简介

FOC控制系统通过三次坐标变换实现电机控制的解耦：

Clark变换：将三相静止坐标系（a,b,c）的电流ia​,ib​,ic​转换为两相静止坐标系（α,β）的电流iα​,iβ​，公式为：

Park变换：将两相静止坐标系（α,β）的电流转换为两相旋转坐标系（d,q）的电流id​,iq​，其中d轴为转子磁链方向，q轴垂直于d轴，公式为：

Bang-Bang控制的起停原理

       Bang-Bang 控制是一种时间最优控制策略，其输出量仅取两个极值（最大 / 最小），通过状态反馈快速驱动系统到达目标值。在电机起停控制中，其核心逻辑为：

启动阶段：当电机实际转速n远小于目标转速n∗时，Bang-Bang控制器输出最大q轴电流指令iq_max​（受限于逆变器容量和电机额定电流），产生最大电磁转矩加速电机。

制动阶段：当需要快速停车时，控制器输出反向最大q轴电流指令−iq_max​，产生制动转矩使电机迅速减速。

切换条件：当转速接近目标值（进入阈值范围±Δn）时，从Bang-Bang控制切换回PI调节，避免系统震荡。

       Bang-Bang起停式算法与FOC的结合，通过在起停阶段输出最大控制量，解决了传统PI控制动态响应慢的问题，同时保留了FOC在稳态运行时的高精度特性。该系统的核心在于合理设计Bang-Bang与PI的切换阈值、最大电流限制及PI参数，确保起停快速性与稳态稳定性的平衡。

5.参考文献

[1]张厚祥,宗光华.分段变结构Bang-Bang控制器在气动脉宽调制位置伺服系统中的研究[J].机器人, 2001, 23(6):5.DOI:10.3321/j.issn:1002-0446.2001.06.007.

6.完整工程文件

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